智慧骨干，实现智能、自动、高效的IP网

IP骨干网是电信运营商实现全球全业务运营不可或缺的核心网络基础设施，它将全国所有IP城域网和IDC网络互联在一起，同时与国内外其他主要的电信运营商和服务提供商进行互联互通。IP骨干网承载着所有城域之间以及出入境的互联网流量交换，这要求IP骨干网具备高可靠、大容量、高性能、高扩展性的能力。所以，IP骨干网一般以单框超大容量且支持多框集群扩展的电信级核心路由器为节点设备，采用100GE高速接口通过大容量长距离DWDM传输网络实现互联。

进入5G和云时代，随着互联网流量的进一步增长，电信运营商IP骨干网在成本、规划、维护等方面面临极大的挑战：
● 5G将用户接入速率提升10倍以上，各种云服务层出不穷，流量爆炸式增长，给IP骨干网带来巨大的扩容压力，集群核心路由器以及100GE高速链路建设成本居高不下；
● 5G和云的发展给用户和内容的快速迁移带来更大便利性的同时，也使得呈网状结构的IP骨干网流量模型更加难以预测，这将导致实际网络的利用率与基于流量预测的网络规划之间出现大的偏离；
● 采用分布式路由控制面的IP骨干网，流量转发路径选路规则固定而流量流向和大小却时刻动态变化，从而导致网络中流量分布不均衡。虽然运维部门可以通过IGP metric和BGP路由策略调整对流量进行疏导，但是这种手动方式在带来很大运维压力的同时也很难做到根据流的快速变化实时准确地进行调优策略的分析与配置。
针对IP骨干网面临的这些问题，中兴通讯提出智慧骨干网络架构，在现有IP骨干网之上增加集中控制层和智能应用层，基于对网络大数据的采集、学习和分析，提供流量可视化、流量趋势分析功能，并结合策略对业务流量和网络资源进行持续优化调度，实现智能、自动、高效的IP骨干网（见图1）。


智慧骨干网络层

智慧骨干网络层在IGP、BGP、SNMP、Netflow等功能基础上将增加SR（Segment Routing）、BIER（Bit Indexed Explicit Replication）、IPO（IP+光）、BGP flowspec、BGP-LS、PCEP（Path Computation Element Communication Protocol）、Telemetry等新特性，以提供高效转发、网络大数据上报以及调优控制执行等功能。

SR和BIER都是为SDN集中控制而发明的高效路由转发技术，前者服务于单播业务，后者服务于组播业务，两者都是在控制面基于IGP协议扩展协议交互形成基于拓扑的转发表、在转发面基于用户数据报文携带的SR或BIER转发标识进行转发。这两种技术在网络核心将转发表与用户业务面实现解耦，同时在网络边缘将用户业务转发信息嵌入到用户数据报文中实现用户业务与核心网络转发路径的映射。SR和BIER技术使得网络更加简洁、高效、更具扩展性，更重要的是为用户业务转发路径的SDN个性化管控提供了天然基础。

IPO即IP+光协同方案，通过IP网络与光传输网络协同控制，可实现IP链路的动态创建和删除、动态扩缩容、跨层协同保护等功能，提供了IP链路资源SDN灵活管控的手段。

BGP flowspec技术，在路由器实现基于flowspec流表的转发处理，flowspec流表支持匹配IP报文头十多个字段以及重定向、重标记、限速、丢弃等多种转发行为组合，支持BGP控制器集中控制，可实现用户流量转发行为的灵活控制。

BGP-LS是BGP路由协议扩展技术，实现将IGP拓扑信息、TE链路信息以及SR信息通过BGP会话上送控制器，为全局路径计算、流量路径可视化、网络规划和维护等提供资源状态信息。

PCEP是PCE client和PCE server之间的通信协议，路由器作为PCE client通过PCEP协议与SDN控制器交互可实现SR路径的集中计算、集中管控和动态优化。

Telemetry是一种高速采集数据的技术。Telemetry技术采用YANG模型、GPB编码、GPRC推送等机制，提供更加实时高速的数据采集功能。路由器将接口统计流量、LSP、CPU信息、内存信息等统计数据，通过Telemetry技术主动推送给采集器，为智能应用提供丰富的网络大数据资源。

智慧骨干控制层

智慧骨干控制层是在网络层分布式控制面之上架设的集中控制面，是智慧骨干实现自动化部署的核心组件，主要提供以下功能：

● 拓扑和路由管理：通过BGP、BGP-LS等接口收集网络层IGP拓扑信息和BGP路由信息，形成全网拓扑和路由视图。
● 资源和流量管理：通过SNMP、Netconf/YANG、Telemetry、Netflow等接口收集从网络层收集的全网设备状态、链路状态、资源利用率以及流量分布等信息，形成全网资源和流量分布视图。
● 路径计算和控制：基于全网视图，根据业务的源宿、带宽、时延、优先级等信息进行PCE路径计算，并通过PCEP控制网络层对路径实例进行创建、删除和变更。
● 流量疏导控制：基于AS path、Community、Prefix、Flow等策略通过BGP控制网络层对流量流向进行疏导控制。
● 网络能力开放：通过北向接口开放网络可编程能力，为客户化定制、业务快速创新、网络智能化提供基础。

智慧骨干应用层

智慧骨干应用层是智慧骨干的智能核心，可基于用户业务、网络规划、网络运维等方面需求提供多样化、个性化、智能化的应用，提升用户业务体验、优化网络资源配置、降低网络建设成本、提升网络运维效率。

● 业务创新和自动化部署：结合网络层BIER新型组播技术和控制层SDN技术，面向客户提供自助化、自动化的组播应用，有效降低客户组播业务对网络资源的开销，也极大降低了客户组播业务流量的资费。
● 大数据分析：通过大数据以及AI人工智能等技术对网络大数据进行多维度、多层次的分析和挖掘，洞察网络状态、网络事件、流量分布、用户业务等方面的发展规律和相互联系，通过合适的形式进行可视化，提炼高价值信息，为网络运营、规划、维护提供决策依据。
● 网络规划：以大数据分析得出的用户业务发展预测为基础，通过网络规划仿真工具对网络结构、容量、路由、可靠性等方面的方案进行综合设计、评估和验证，提升网络规划的方案有效性和过程效率。
● 网络优化：基于网络大数据分析，识别和预判网络故障、链路拥塞、业务质量下降等情况，并针对性制定优化方案，生成网络优化策略，自动对网络资源配置和流量分布做出优化调整，减少运维操作复杂性，缩短工程部署周期，提升网络资源效率和用户体验，降低网络扩容压力和建设成本。

中兴通讯智慧骨干解决方案，以大容量高性能的T8000核心路由器构建网络，实现高效数据转发，在此之上增加IPSDN控制器，实现实现网络大数据采集、集中控制、自动化部署以及网络能力开放，最后根据不同场景和需求部署相应的智能应用，实现业务创新和快速部署，提升网络资源效率和用户体验，降低网络扩容压力和建设成本。