移动数据承载网的规划及建设探讨

王平成 胡鹏涛 赵政 郭瑞珍

摘要：随着5G应用的发展，人们对网络能力及带宽需求越来越高，这对于作为移动通信网重要根基的数据承载网的发展，既带来了机遇，也带来了挑战。为了更好应对各行业和应用场景的需要，5G承载网在大流量、多业务接入、组网架构和关键技术等方面需要进行突破，但在实际发展过程中，仍面临诸多问题。本文主要针对移动数据承载网的网络结构及家庭宽带、4G/5G、集团专线、算网融合业务接入以及各类云资源池接入的承载需求，根据5G承载网面临的需求及挑战，提出移动承载网规划原则和建设思路，构建“大容量、优结构、低时延、高可靠、广覆盖”的真千兆数据承载网，保障业务高效疏导，提升网络智能化，推动网络转型。

关键词：5G；移动数据承载网；规划建设

引言

中国移动数据承载网主要承载安全性及质量要求相对不高的普通公众互联网业务，主要承载互联网各种接入类业务（政企客户互联网、家庭宽带、移动互联网等接入业务、IDC接入等）、语音/多媒体类业务（基于CM-IMS的语音和多媒体业务、互联网电视业务等）、4G一体化皮基站/飞基站回传业务，以及移动云、IT云、网络云中公众互联网流量[1]。

1. 网络架构

CMNet分为骨干网及省网、城域网，如图1所示。CMNet骨干网作为高速转发平面，实现网间互联及网内互联；CMNet城域网实现城域内的延伸，提供多种业务在城域内的互联；CMNet省网位于CMNet骨干网和CMNet城域网之间，用于提供城域网的出口及省网业务平台接入。

2. 建设原则

2.1 总体思路

面向互联网业务流量高速增长需求，CMNet建设应把握技术发展趋势，按照“统筹规划、面向未来、超前布局”的指导思路，构建“大容量、优结构、低时延、高可靠、智能化”的数据承载网。

2.2 建设原则

CMNet网络建设应遵循以业务需求为导向，明确业务发展定位，重视业务需求规划，注重投资效能，建设高性能、高品质的CMNet网络，为用户提供差异化的服务能力；CMNet网络建设应遵循网络扁平化原则，尽量减少网络层次，提高承载效能，降低网络传送成本；结合省内IDC和云资源池的部署策略、设备容量及地域分布情况等因素，优化网络架构；推进网络智能化转型；立足长远，保证未来的网络的平滑演进；CMNet网络的建设应综合考虑业务发展与成本最优，合理把握建设节奏，确保网络能力与业务能力相协同，确保投入产出效益最大化；CMNet网络应按需引入SRv6/G-SRv6、路由器层次化切片、随流检测、EVPN等新技术，结合SDN技术提供智能选路、确定性质量保障能力。

2.3 组网原则

中国移动CMNet网络建设应该遵循体系结构层次化、网络架构扁平化原则，使用功能全和高性能的设备，建设高性能、高安全性的网络。

可运营性：CMNet网络需要向大量用户提供差异化的服务能力，应该提供良好的业务服务管理能力，支持对用户进行接入管理、身份验证、带宽接入许可、地址管理和服务质量（QoS） 保障等，并针对差异化提供灵活的计费方式，确保网络的可运营性。

可管理性：CMNet网络需要统一的分级分权管理能力的网管系统，实现统一的网络业务调度和管理，降低运营成本，确保信息安全。

可扩展性：CMNet网络应根据用户数量和业务种类发展的不确定性，充分考虑网络和业务的可扩展性和开放性，建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，要具有可扩展性和可升级性，能够随着需求变化，预留充分的扩展余地。

安全可靠性：CMNet网络的建设应充分考虑整个网络的可靠性和稳定性，支持负载分担及故障倒换，保障网络和信息层面的安全。

可调度性：CMNet结合SDN技术，在骨干网、省网、城域网实现流量可视化及智能的流量调度，减少拥塞，并提高链路利用率；在城域网实现转控分离vBRAS的应用，通过集中化 BRAS-CP的统一管控，实现资源利用率提升、配置运维简化及新业务快速上线。

可演进性：目前CMNet网络已具备IPv4/IPv6双栈承载能力，应具备向基于IPv6的新型网络技术平滑演进的能力，根据业务需求逐步部署SRv6/G-SRv6、EVPN、路由器层次化切片和随流检测等技术[2]。

3. 建设方案

3.1 省网、城域网网络层级

CMNet省网、城域网分为省网汇接层、省网接入层/城域网核心层和城域网业务接入控制层、城域网汇聚层，CMNet省网由省网汇接路由器、路由反射器、业务接入路由器等组成，位于全省核心局房，CMNet省网主要提供城域网出口及各类省内集中部署的业务系统提供接入，CMNet城域网由城域网核心层（同时也是省网接入层）、城域网业务接入控制层和城域网汇聚层构成，主要用于不同业务在城域网内的互联及CMNet省网、骨干网的接入。其中城域网核心层由城域网内的核心路由器（兼做省网汇接路由器）组成，用于汇聚出城域网的业务量，并转发城域内的流量，对于直辖市或城域网核心集中部署的单城域网组网省份；城域网业务接入控制层由BRAS、SR等组成，位于本地网核心机房和城域传送网汇聚机房，用于实现对业务的接入控制和认证、QoS 策略控制和计费统计等功能；城域网汇聚层包括汇聚交换机等设备，用于汇聚宽带接入网的各种接入设备到BRAS/SR[3]。

3.2 省网汇接层建设原则

3.2.1 节点设置原则

CMNet省网汇接层为省内CMNet城域网提供接入，同时为各类省内集中部署的业务系统提供接入。CMNet省网汇接层包括省网汇接路由器和省网业务接入路由器/交换机；CMNet省网汇接路由器应采取大容量、少节点的方式进行建设，按照异局址成对设置的原则，并尽量与本省CMNet骨干网核心路由器同局址；CMNet省网业务接入路由器/交换机成对设置，汇聚各类省内集中部署业务系统的流量；考虑省内业务的流向流量、IDC和云资源池的部署策略、设备容量及地域等因素，當CMNet骨干网核心路由器需要裂变建设时，省网汇接路由器及城域网核心路由器组网架构应同时进行优化，合理疏导流量。

（1）骨干网核心路由器采用均衡模式裂点 。省网汇接路由器原则上网络架构不变，双跨接入骨干网的城域网核心路由器和省网汇接路由器同时上联至本省全部骨干网核心路由器。

（2）骨干网核心路由器采用分区模式裂点 。省网汇接路由器原则上采用和骨干网相同的分区实施裂点，双跨接入骨干网的城域网核心路由器和省网汇接路由器上联至本区域骨干网核心路由器，疏导本区域跨省流量。当省内全部城域网核心路由器均双跨骨干网和省网时，省网汇接路由器也可不实施裂点。

3.2.2 上联链路规划原则

原则上，省内BRAS、IDC应全部采用全互联（V字形）接入，省网对外发布路由应均衡，各省网出口原则上采用口字形连接。多对省网汇接路由器间采用口字形连接，疏导省内分区间互访流量，上行链路带宽应按照有利于骨干网链路带宽利用率均衡和有利于省网流量疏导的原则分配[4]。按照云专网骨干网及CMNet骨干网疏导的流量分配链路带宽，成对设备中每台路由器至同一骨干网的出省链路带宽应相同。省网汇接路由器上联链路扩容门限应按照忙时峰值平均利用率为80%设定，省网汇接路由器间链路、省网业务接入路由器/交换机上联链路扩容门限应按照忙时峰值平均利用率为70%设定。

3.2.3 城域网核心层建设原则

（1）节点设置原则。为减少CMNet城域网的物理和逻辑级联数，核心层应采取少节点、大容量的方式进行建设，以简化网络的拓扑结构。为保障节点可靠性，应异局址成对设置城域网核心路由器，尽量和城域传送网的核心节点设备同局址，现阶段原则上设置一对，对于业务规模大的地区及大型城域网也可以设置多对，但不宜超过4台。

（2）上联链路规划原则。城域网核心路由器与CMNet省网汇接路由器之间原则上通过中国移动互联网字形连接。随着CMNet城域网出省流量的增大，CMNet省网汇聚作用减弱，流量较大的城域网（出省带宽需求达到120Gbps以上）应同时直连到本省的省网汇接路由器和CMNet骨干网核心路由器。直连到本省CMNet骨干网核心路由器与骨干网的城域网核心路由器以口字形连接。

城域网直连CMNet骨干网核心路由器链路扩容门限应按照忙时峰值平均利用率为80%设定；城域网至CMNet省网汇接路由器链路扩容门限应按照忙时峰值平均利用率为70%设定。

3.2.4 城域网业务接入控制层建设原则

（1）节点设置原则。CMNet城域网业务接入控制层由BRAS和SR等业务接入控制设备组成，用于实现用户业务的接入和认证控制、Qos策略控制及计费统计等功能，业务接入控制设备可根据业务发展需求单台设置或成对设置。

（2）BRAS设置原则。BRAS应统筹考虑各种业务需求、网络建设成本、光电缆传输资源、故障影响面和机房条件等因素合理规划BRAS进行部署。在业务需求较小时，BRAS可设置在城域传送网核心机房；随着业务需求的不断扩大，BRAS需逐步下沉到城域传送网重要汇聚机房。初期可采用单 BRAS下沉的方式，家庭宽带接入用户数达到2万户时，应将BRAS下沉到城域传送网的重要汇聚机房，当家庭宽带接入用户数达到4万用户时，采用双BRAS、负载分担方式进行承载[5]。未部署异址热备的、单台BRAS容量不应小于4万户（峰值并发用户）；对于已部署异地热备的成对BRAS，在NAT及用户Session容量满足用户倒换的前提情况下，单台BRAS容量>8万户（峰值并发用户），增加BRAS台数满足业务发展需求。

（3）vBRAS设置原则。转控分离vBRAS包括BRAS控制面（BRAS-CP）和BRAS转发面（BRAS-UP）两类网元。通过将BRAS的控制面和转发面进行分离，控制面采用虚拟化、云化技术，转发面采用高性能设备并分布式部署，达到集中管控和流量本地卸载的效果，实现资源利用率提升、配置运维简化及新业务的快速上线。新增BRAS均采用转控分离的vBRAS设备。BRAS-CP建议按省集中部署，要求在两个不同局址主备部署、距离不超过1500公里。初期可采用物理实体的方式部署，后续考虑向网络云演进，不应在IT云/平台云中部署。由于BRAS-CP、BRAS-UP之间接口标准化尚未完成，尚未实现不同厂家BRAS-CP、BRAS-UP之间的解耦，BRAS-CP需要根据BRAS-UP厂家分别进行建设。BRAS-UP的节点设置和上联链路规划原则等建设要求与传统BRAS相同。同时，对于BRAS/SR合设情况，SR相关管理仍采用传统方式，仅BRAS部分要求具备BRAS-UP能力。

（4）SR 设置原则。SR的部署应统筹考虑集团客户重要性和所在区域内集团客户数量、业务类型、机房条件等因素；重要集团客户应通过独立SR方式接入，普通集团客户应通过采用SR/BRAS合设方式接入，SR/BRAS设备的设置原則遵从BRAS设置原则。

3.2.5 上联链路规划原则

BRAS有新增节点或原有节点有新增出口链路的，应采用全互联（V字形）接入城域网核心路由器，应采用10GE及以上链路连接。对于业务量较小、现状仅有1条10GE链路即可满足上联带宽需求的BRAS，成对BRAS和城域网核心路由器间应采用口字形连接[6]。独立SR设备与城域网核心路由器之间采用V字形进行连接，采用10GE及以上链路进行连接，当BRAS/SR上联链路单方向达到6条10GE时（即BRAS/SR总上联链路需求达到12个10GE时），须调整为每方向1条100GE，BRAS、SR 至城域网核心路由器链路扩容门限应按照忙时峰值平均利用率为70%设定。

3.2.6 城域网汇聚层建设原则

CMNet城域网汇聚层工作在二层网络模式下，主要用于对各种接入设备（如PON网络的OLT设备）的上联链路和流量进行汇聚后接入到SR、BRAS设备上，为减少网络层次结构，使网络更加扁平化、提高转发效率，严格控制汇聚交换机数量[7]。汇聚层组网原则如下：

（1）BRAS应该部署在城域传送网重要汇聚机房中（地市汇聚机房、县区公司机楼），且光缆/OTN（波分）等传输资源比较丰富时，OLT上联链路采用10GE端口的应直联至BRAS，不再接入汇聚交换机。

（2）BRAS部署在城域网核心机房或已下沉到重要汇聚机房但光纤/OTN等传输资源稀缺时，OLT上联链路采用10GE端口进行上联但利用率较低的，可先接入汇聚交换机对OLT上联链路汇聚后再接入BRAS。隨着业务的不断发展，上联链路忙时峰值平均利用率超过20%时，OLT直联至BRAS。

（3）OLT与BRAS间只能经过一级汇聚交换机设备，原则上汇聚交换机应成对设置且不得级联。

3.2.7 上联链路规划原则

汇聚交换机原则上采用口字形接入BRAS/SR且成对设置，上联应采用10GE链路进行链接，忙时峰值平均利用率超过70%，应扩容汇聚交换机至BRAS/SR链路。

4. 网络演进建设思路

打造“大容量、优结构、低时延、高可靠、广覆盖、智能化”的算力网络IP基础设施；骨干网部署400G端口；骨干网部署SRv6，城域网导入SRv6；城域网部署iBRAS，体验感知，算网大脑IP使能层统一管控三张骨干网+云专网省网，具备业务质量可视、业务质量保障的高阶管理能力。

结语

随着5G网络的不断发展，对移动承载网也提出更高的要求，因此在建设移动承载网时，要立足长远，保证未来，统筹考虑现网资源的利用、优化网络架构、简化网络层级、提升承载效率和网络的平滑演进，为用户提供一个灵活便捷、高效安全、低时延的网络。

参考文献：

[1]宋创兴，熊军，王思尧.5G承载网技术选型策略探讨[J].信息技术与信息化，2020，（11）：158-161.

[2]刘冰冰.5G承载网规划与建设探讨[J].信息与电脑（理论版），2022，34（8）：186-188.

[3]李果，吕云辉.5G承载网技术与优化组网[J].数字技术与应用，2021，39（12）：89-91.

[4]陈劭.5G承载网的关键技术及其组网方案分析[J].科技创新与应用，2021，（6）：147-149.

[5]徐蔷薇.5G承载网技术与优化组网研究[J].江苏通信，2021，37（2）：11-13.

[6]邹洪强.面向业务的数据承载网与传送网端到端协同规划方法研究[J].电信工程技术与标准化，2021，34（6）：1-4.

[7]赵亚茹，李小莉.面向5G的承载网及关键技术[J].中国新通信，2021，23（11）：11-12.

作者简介：王平成，本科，研究方向：承载网、传送网、业务网、电源配套等。