基于SRV6技术的联通智能城域网平面智能方法选择研究

王树平，张勇，高荣昊，刘萌

（中国联合网络通信有限公司 泰安市分公司核心承载运营中心，山东 泰安 271000）

0 引 言

在联通运营商的网络规模不断增加的同时，各式各样的网络技术和网络运营都在蓬勃发展，其中城域网是一项十分新颖的技术，也是一个需要较高难度技术的全业务承载网络。为保证连通智能城域网能够在下一张架构网络中保持良好的固移融合、全方位承载的优势，需要对路径进行多方位的灵活选择，并将多种业务分别应用在支持网络中，进行编程设计。此时，SRV6 为其提供了技术保障。但是现有的智能城域网平面方法选择很难保证网络服务的质量。文献[1]通过MPLS VPN 业务，对运营商与企业网络在城域网中的应用进行了优化，同步构建网络业务的智能选择模型，并将电子业务的重点转移到组网方案的设计中。文献[2]则是研究了城域网中量子与经典光共纤传输技术，在两字信号的干扰下，通过密钥分发，获取了大量的光线消耗资源，并结合经典的传输方案，实现了两字信号的经典建模。结合BB84 协议，在不同的光功率信号中测试了误码率和成码率对传输速度影响。文献[3]则是结合C-CMTS 技术，对广西广电南宁分公司的城域网进行了优化设计，在IP 城域网络的信息传输中，提高了网络智能的吞吐量。结合以上文献，本文基于SRV6技术的规划，可以在平面智能方法的选择中进一步提高网络服务的质量。

1 基于SRV6 技术设计联通智能城域网平面智能方法

1.1 基于SRV6 技术建立联通智能城域网络架构

SRV6 技术是一种以可编程能力为基础的指令表达方法，在各类网络功能场景的基础上，可以令转发层与路由保护机制同步确定网络数据的服务保护意识，并结合网络故障监测草案，制定其性能的幅值与异常探测流程。本文的SRV6 技术不但是一种基于数据平面的分段路由技术，还可以通过中间节点不断变更地址路径，并在不断偏移的节点中完成逐级跳跃，从而实现对全网络系统的兼容。该技术还简化了大量的头节点与尾节点维护工程，将流量因公寓调度优化中，保证了连通智能城域网的网络结构可以在任何互联终端场景中实现信息互通。依据备份路由的选择机制，又可以将其分为本地连接网络与全局连接网络。每一条连接网络都可以针对性地从一个初始端口移动到另一个端口，并提供不同的备份路径，作为确定性城域网络的架构状态。在负责路径指令的基础上，可以选择不同的数据平面作为实现机制，如图1所示。

图1 智能城域网络架构

如图1所示，在交换路径的控制端口，通过可以表达丰富指令的编程能力，令所有虚拟化的场景转化为已有的路径，可以实现网络数据平台中的服务、转发与保护工作。因此么可以在确定性网络中，将封装窗口与终端显示器连接起来，形成一个以网络敏感发动端口和接受端口为可信的网络故障监测与路由保护机制。在数据平面的L2 区间内，可以使用TSN 作为分那段路由采集的服务区，其中的转发层与分段表连接在一起，形成运营商的边缘设备。传统的路由器内可以分为软件部分和硬件部分两类工程类型，而此时的软件部分需要通过路由选择装置处理，硬件部分则是在发动与接受端口中得到结构的交换与实现。传统的智能城域网络架构在建立的过程中，需要不断向硬件部分发动命令，并在软件部分返回命令，而此时在SRV6技术的支持下，可以节省这个步骤，极大地节省了维护过程的工作，提高运行效率。

1.2 城域网智能分区

在新型城域网中，SRV6 技术主要以一种可以实现业务段到需求端的网络穿越流量的方式呈现，在转化网络资源的同时，优化网络流量的路径选择机制，同时提高流量运行的服务效率。为更大程度地优化城域网的平面方法选择能力，可以以POD 作为基本单元，将网络与运网络组成一个特殊的核心云资源处理器，在多个云端口的收敛下，实现私有云、天依云的业务转接。在保证确定性网络服务的同时，还需要将网络分为三类，分别是严格确定性网络、一般确定性网络、难以确定性网络。因此在各个智能城域网的分区中，可以使用不同类型的服务，辅助SRV6 技术提高服务策略的性能。其中，严格确定性网络一般将时延性、可靠性作为主要性能参数，在保证低时延和高可靠性的同时，还可以利用原点与重点的连接路径形成一个传递网络流量的初级处理机制，并在相同服务等级的保护机制中，建立严格确定性网络的数据流。一般确定性网络同样具备低时延、高可靠性的优势，在相同等级的保护机制中，由于难以将双倍带宽换算成相应的成本数据，导致用户备份的路径难以保留预算带宽，进而无法在主路径中运行相应的保障机制。相应的，难以确定性网络则是通过利用链路限制传输，将备份路径换算成高等级的备份服务，实现预留带宽的启用，并在服务资源被丢弃或者缓存的同时，将所有现有的资源被一一利用。

1.3 建立联通智能城域网平面方法选择模型

如果想要建立联通智能城域网平面方法选择模型，还需要在网络规划的目标以及通信部署下，实现有需求建设的网络安全连接。如果想要保证方法选择的有效性与准确性，就需要设计一个需求预测方法。结合上行端口中的业务覆盖范围，可以在相应的范围内汇聚端口规划需求，并保证城域网的流量可以结合带宽利用率流动到相应的计算窗口中。在跨网络的互联端口内，可以将现有的需求端口与业务覆盖范围相连，将需求网络与智能城域网的汇聚设备整合在一起，得到了一个5G 的上下行接入窗口。因此可以设定网络流量的路径限制函数：

式中，和分别表示二元变量在确定性网络中的连接路径；和则分别表示两个相邻的限制条件。同理，在相同的二元变量中设置备份流量，可以得到备份路径的不相交保护措施，其条件为：

式中，和分别表示同一网络连接路径中不相交的主路径与备份路径。在共享连接保护机制的同时，还可以将住路径经过的部分转换成具备连接保护机制的确定性带宽网络，并将同时流经带宽资源的共享需求，作为最大备份的带宽路径之和。此时需要同步更新带宽网络的限制条件，并通过资源共享措施，实现资源利用率的提高。一般情况下，需要将所有的网络转换成确定性网络模型，才可以实现的安全数据传输。因此在本文中，可以得到一般性的时延条件：

式中，T表示共享机制在主路径中的间隙时长；T则表示该机制在备份路径中的往返时长。因此可以在保证网络时延的同时，优化自身的主路径和备份路径带宽，目标函数为：

式中，δ一般表示主路径与备份路径的带宽优化权重，一般可以将共享机制作为较长路径的带宽消耗，同时还可以在联通智能城域网中实现平面方法的选择。

2 实验设计

2.1 实验环境配置

本实验通过SRV6 技术，获取了一个离散模拟器作为城域网平面智能方法性能的评估指标，该模拟器的开发语言使用python，该网络拓扑结构的连接节点如图2所示。

图2 网络拓扑结构

如图2所示，该网络拓扑结构中共包含9 个网络节点与23 条网络连接结构组成。每个连接结构的带宽为200 bit/s，其数据传输的间隙长度为1 ms。对比传统网络，该技术在智能城域网平面选择中的主要目的就是提升网络的运行效率。本实验通过不同拓扑结构下的传输吞吐量，以及网络数据的往返时间作为网络数据运输效率的评价机制。其中吞吐量以bps 作为单位，网络数据往返时间以ms 作为单位，计算不同网络实验节点中吞吐量和往返时间的平均值。此时网络数据中的数据包从一个主机移动到另一个主机所需要的往返时间计算公式为：

式中，表示所有拓扑节点中总的节点往返时间；t和t分别表示数据包从起始点到两个主机节点所需时间。在确定网络流量随机产生的同时，还可以将间隔符作为每个确定性网络的带宽需求参数。其中设定流量带宽为[20，40] Mbit/s，往返时间的服从参数以指数分布为核心，模拟的总时间为1 000 单位。此时控制器的配置如表1所示。

结合表1中的控制器配置，可以在开通业务的过程中，直接计算网络资源的转发路径，并依据路径内源节点控制器与终点控制器的路程进行调整，整体以变动最小原则为依据，仅调整带宽与链路的时延劣化现象。

表1 控制器配置

2.2 实验结果分析

结合以上实验方法，可以测试文中设计的SRV6 技术与“VPN 技术”“量子与经典光共纤传输技术”“C-CMTS 技术”三种传统方法的对比结果，如表2和表3所示。

表2 不同网络节点吞吐量对比

如表2所示，在8 个网络节点中，SRV6 技术的平均吞吐量为33.09 Gbps，VPN 技术的平均吞吐量为557.47 Mbps，量子与经典光共纤传输技术的平均吞吐量为473.78 Mbps，C-CMTS 技术吞吐量的平均值为844 Mbps。由此可见，本文设计的SRV6 技术在四种方法的对比中效果最好。

如表3所示，SRV6 技术在8 个网络节点中的往返时间平均值为0.056 ms，而其他三种方法在这些网络节点的往返时间中平均值分别为0.161 ms、0.158 ms、0.151 ms。

表3 不同网络节点往返时间对比（ms）

结合表1和表2中的数据可知，本文设计的SRV6 技术在网络运行效率方面均高于传统的三种对比方法。

3 结 论

本文基于SRV6 技术对连通智能城域网平面智能方法的选择进行研究，在建立联通智能城域网络架构之后，将所有智能城域网分区处理，并得到了联通智能城域网平面方法的选择模型。通过实验验证了该方法的有效性，将其与现有的三种方法对比，得到不通过拓扑节点中吞吐量与往返时间的实验结果，由数据可知，在所有网络节点中，SRV6 技术均可以得到相同条件下吞吐量的最大值以及往返时间的最小值。因此，可以确定本文设计的SRV6 技术是四种对比方法下的最优解。