构建智慧城域网3.0

国内城域网经过多年的发展，其架构一直在调整，调整方向主要有两个：一，网络扁平化，减少网络层次，降低时延，提升汇聚比；二，边缘层设备（SR、BRAS）由多边缘向单边缘演进，设备集成度提升，减少网元数量，降低维护复杂度。城域网边缘设备负责业务接入和管理用户，其重要性不言而喻。因此，我们以边缘层设备的演进将城域网划分为1.0、2.0两个阶段，1.0阶段为多边缘架构，2.0为单边缘架构。

在1.0阶段，SR与BRAS分工明确，SR负责专线业务的接入，例如MPLS L2、L3VPN等企业专线；BRAS负责家庭宽带拨号业务接入。到了2.0阶段，BRAS和SR演变为合一设备，业内一般称为MSE（多业务边缘），负责1.0阶段所有业务的接入。

随着SDN技术和NFV技术的发展，城域网由传统以网络为核心的架构向以数据中心为核心的网络架构演进。新的网络架构对城域网边缘设备提出了新的能力要求，城域网3.0应运而生。

城域网3.0演进

以DC为中心的网络架构业务部署在多级数据中心，数据中心成为流量的集散地。以数据中心为核心的网络架构在运营商网络对城域接入、承载网络提出了虚拟化的需求。目前国内外各大运营商分别提出了自己的新城域网架构，如AT&T domain2.0、中国电信CTNet2025、中国移动Novonet、中国联通CUBE-Net2.0，目标都是为了进行网络转型。可以预见，以SDN/NFV技术为驱动力的网络转型势在必行。

传统城域网边缘设备（MSE/BNG）兼顾计算和转发两种核心要素，不仅要提供强大的协议处理能力，还要满足日益增长的流量转发需求。在网络业务的不断发展下，面临着巨大的挑战：

● 资源无法共享
控制与转发强耦合，控制面受单CPU能力限制导致单设备/板卡只能承载有限的会话数，经常需要扩容；转发面NP处理能力按照摩尔定律增长，从而出现转发面轻载，资源浪费；
每台设备都是一个独立的三层网元，每台设备用户IP地址都需要事前独立规划好，设备之间不能动态共享，必须靠手工调整；
设备分散分布，站点差异大，每台设备业务量不均，站点之间无法进行业务分担和备份，无法解决业务潮汐问题。

● 管理分散，运维复杂
每台设备网络独立、控制面独立，必须独立配置和独立升级，网络KPI统计困难，随着设备进一步下沉，运维已经不堪重负。

● 新业务TTM（Time to Market）周期长
采用封闭的软件和硬件、软件与硬件紧耦合、控制面与转发面紧耦合等，导致新需求支持困难。哪怕仅仅是控制面的需求变更也必须逐台进行软件版本升级。一个新业务需求，从提出到开通上线，通常需要半年甚至更长时间。

综上，传统城域网边缘设备严重制约了运营商网络转型及新型业务的蓬勃发展，收益剪刀差日益突出。城域网边缘设备必须具备更高的弹性、更开放的接口,以及AI演进能力，才能满足未来业务的发展。

C/U转控分离架构的电信级云化高性能vBNG，为了适应下一代网络重构而产生，并且解决了传统边缘层设备存在的诸多问题。C/U分离的vBNG：控制面虚拟化，实现业务的集中控制、自动部署、弹性伸缩，从而迎合新的以业务为核心的业务部署替代传统以网络为核心的业务部署；转发面与控制面分离解耦，从而使传统的专业化设备向标准化演进，从而实现高性能、标准、开放，满足不断丰富的互联网的需求。

控制面集中云化提供强大的计算资源，打破了传统边缘层设备上单CPU的资源限制，使硬件转发池在同等条件下支持的用户会话数得到5~10倍的提升。控制面集中管理IP地址，按需分配到转发池，IP地址的使用效率可以提升30%以上。控制面与业务系统实现对接，再通过控制面集中下发策略及配置至转发面，因此仅需对控制面进行软件升级即可支持新业务需求，业务部署周期从数月缩短到数周水平。集中的控制面对外提供了统一的接口，可以接入各种增值业务应用APP，例如智能提速、用户行为分析、DPI深度报文分析等，使得C/U分离vBNG系统成为一个开放的增值业务平台，为各种增值业务提供了接入的可能，并且为用户提供了各种丰富的应用，实现了与软件平台厂商的共赢。

C/U分离的vBNG转发面演进成公共的高性能转发资源池，满足传统网络向数据中心方式改造下多业务公共转发面的需求，从而实现数据中心内各种业务的灵活部署。vBNG转发面不仅仅支持原先城域网边缘所具备的能力集，还作为多业务的分流网关、业务链的策略执行点，我们将vBNG转发面作为一种新的设备形态命名为TTGW（Tunnel Termination Gate Way）。TTGW具体应用场景如图1所示。

TTGW根据业务接入的类型，将业务进行分类，业务控制报文可以上送到vBNG-C控制面处理，数据转发报文根据目的IP直接转发或者根据业务链策略进行业务链处理。同时，TTGW还支持灵活的隧道策略，可以建立GRE、VxLAN、IPSec、L2TP等隧道，与SDN控制器配合，完成网络和业务的随选。

TTGW作为一款全新的城域网边缘设备形态，代表了城域网3.0的到来。以DC为中心，结合全新边缘层设备构建的新型城域网，为后续新业务的发展提供了灵活高效的网络基础。

应对城域网未来演进

5G对承载网络提出了高带宽、低时延、高密度的需求，传统的移动承载网络很难满足这些新的需求，5G承载应运而生。5G承载架构之下，5G的数据网关进一步下沉，具备了固移融合的基础。针对FMC融合架构，宽带论坛（BBF）提出了融合架构、互操作架构、混合架构等。

融合架构是彻底的FMC方案，是目标方案。这个方案的特点是：统一承载、固移网关控制与转发分离、移动固网统一转发面、统一控制面、统一策略控制面。在这个融合架构下，统一转发面是FMC融合的核心点，vBNG转发面TTGW网关是统一转发面的最佳选择。

互操作架构更符合国内运营商的实际情况，更加符合网络平滑演进的需求。基于FMC互操作架构的主要特点是：统一承载、BNG控制与转发分离、核心网控制转发分离，BNG是统一的流分离点区分移动用户和固网用户、移动和固网用户认证和策略分离。互操作架构充分利用现有资源，网络平滑演进，符合电信运营商的利益和网络融合演进的核心需求。

混合架构的特点是移动网络和固定网络互为备份，采用统一的转发面，具备统一的流量策略执行点。

从以上三种架构分析看，转发控制分离是一个明确趋势，FMC采用统一的转发面也是业界的共识。因此，转控分离的vBNG系统在未来FMC融合演进中将扮演举足轻重的角色。