如何打造全业务精品城域网
刘伯涛
前言
随着中国电信业重组过程的结束，中国的几大运营商都成为了全业务运营实体，多年来业界热烈讨论的全业务运营的前景已经成为了运营商在网络规划和建设中必须加以考虑的现实。如何满足未来全业务运营的需求是运营商在IP城域网建设中需考虑的主要问题，全业务运营要求包括IP城域网在内的承载网具备全业务的承载和管理能力，目标架构是从骨干网到城域网实现端到端的IP化。城域网面向业务提供和用户管理，在端到端的全IP业务架构里占据着极其重要的位置。拥有一个可靠的、支持业务差异化的、可运营、可管理的城域IP网是运营商能够进行全业务运营的关键。
精品城域网的内涵
- 根据宽带论坛BBF最新的关于宽带多业务城域网的需求描述[1]，支持全业务运营的新一代精品城域网必须满足以下这些需求：
- 支持多种商业模型，支持多种计费模型
- 支持IPTV、VoIP、游戏和移动回程等新型应用，支持传统的TDM应用
- 在单一的用户接入线路上支持多种应用和多个目的地
- 支持L2VPN和L3VPN
- 支持批发型业务，支持L2连接，可按NSP、ASP或不同流量方向进行流量聚合
- 提供高速连接，支持高带宽应用
- 支持动态的带宽按需分配（Bandwidth on Demand）
- 支持IPv6，支持IPv6和IPv4的接入和业务以及二种协议的互通
- 支持QoS，提供双向的QoS差异化，支持QoS的动态按需调整（QoS on Demand）
- 支持组播
- 支持内容分发和缓存
- 网络具备高度的可靠性和可用性
- 支持多种接入技术，包括PON、点到点光纤、各种DSL技术、以太技术、无线接入技术等
- 支持分层的业务部署、网络管理和业务管理模型，支持与IMS和Web Services等业务部署架构，支持基于策略的网络控制和端到端的业务控制。支持网络管理接口和业务管理接口向第三方开放。网络和业务部署模型基于面向服务的架构
- 支持业务等级管理
从以上需求可以看出，下一代城域网将具备话音、视频、数据和移动的四重播放能力，同时支持个人用户和政企用户，并支持各种主流的业务和应用部署模型，是面向多业务融合的IP承载网络。
现有的城域网存在的问题及升级改造的一般策略
现有的城域网主要是随着尽力而为的宽带上网业务而发展起来的，对于新一代的IPTV、VoIP、政企客户专线专网、移动基站接入等所谓的精品业务，现有的城域网在可靠性、可用性、业务差异化、端到端QoS保证、运维和管理等方面的能力都远远不足。
因此，城域网进行多业务精品网的改造均已排上了运营商的日程。关键是如何改？城域网的改造可从硬件和软件二个方面入手。在硬件方面，要有步骤地引入新一代的网络设备，按照从核心、到汇聚、再到接入的顺序，在业务发展的推动下逐步推进。在软件方面，需要部署新的起协调、控制和服务作用的中间件，以协调分布式的底层网络设备的工作，为上层业务和应用提供QoS控制和业务控制的手段，其中最重要的是资源管理和策略控制组件。
对现有城域网的升级改造将随着精品业务的发展而逐步推进。
当普通的宽带上网业务对收入增长的推动作用日趋乏力后，标清和高清的IPTV业务将成为新的增长力，这也推动了城域网进行一次大的架构升级。借鉴国外运营商的经验、考虑尽量对现网作为收入主体的上网业务产生最小的影响，以及确保新的精品业务的高起点，在现有的IP城域网里再引入一个新的承载精品业务的第二平面，是比较合理和可行的方案。随着软交换逐步替换PSTN，城域网第二平面也将为软交换接入网关提供接入。随着一些高级的、具备VoIP能力的用户家庭网关的部署，城域网也将承担这为端到端的IP话音提供承载的角色。此时，作为语音、数据、视频三重业务的承载网，城域网发展到了真正三重播放的阶段。
站在高起点建设的城域网第二平面，其可靠性和服务质量也是有保障的，将能为政企客户提供低成本、广覆盖、高可靠、业务分等级的专线和VPN服务，据此，运营商将能够大规模地为政企客户提供IT集成和外包服务。
随着3G业务的发展和HSPA的部署，移动业务将逐步进入移动宽带时代，移动数据业务流量将大幅超越话音流量。此时，移动基站的上行接口将逐步宽带化和以太化，而城域网第二平面将为移动基站提供理想的接入手段。此时，城域网发展到了话音、视频、数据和移动的四重播放阶段。新一代的各类基站都将迁移到城域网第二平面上，老一代的基站大多仍承载于传统的SDH/PDH网络上。
长远来看， IP城域网第一平面业务流量可能仍会增长，但业务种类将逐渐减少，IP城域网第二平面将逐步扩大，为承载包括流媒体、话音以及移动业务作准备。在过渡时期，不同的运营商可具有不同的演进策略，但制订城域网第二平面的部署方案，明确城域网第二平面与第一平面的相互关系和演进方式，是运营商向全业务城域网平稳过渡的关键。
全业务运营的城域网改造和建设方案
典型的BBF TR-059架构，通过单一的BRAS（Broadband Remote Access Server）来终结和管理用户的PPPoE会话，是典型的第一代城域网架构。
典型的BBF TR-101架构，在传统的BRAS以外又引入了第二IP边缘节点SR（Service Router）。BRAS仍作为传统的互联网业务的入口，而SR作为新的精品业务的入口。这个架构是目前国内大多数城域网的现状。
按TR-101的术语，IP边缘节点统称为BNG（Broadband Network Gateway），BRAS和SR都属于BNG的细分形式－可以理解为狭义的BNG。这里为了叙述的简便，把上一代部署的IP边缘节点称为BRAS，而把新一代部署的IP边缘节点称为SR。BRAS和SR在功能上并无本质不同，二者最主要的差别是硬件体系架构和平台的速度。是否支持PPPoE或IPoE/DHCP接入方式，并不是BRAS和SR的本质区别，原则上广义的BNG应支持所有的用户接入方式。但从体系架构上讲，从SR向统一的边缘节点演进更符合运营商的思路并贴合实际的硬件能力。
BBF WT-145的网络模型，从SR向下延伸新的电信级以太网，形成城域网第二平面。至于电信级以太网具体基于何种技术，可有多种选择。电信级以太网可双上联到BRAS和SR，互联网业务被分流到BRAS承载，精品业务被分流到SR承载。实际部署中，城域二平面可以不局限在汇聚层以下，从边缘层到核心，都可以独立设置为与原有城域网分离的另一个平面，二平面具体从哪一层开始，由多个因素决定， 包括流量模型，业务流程，处理能力等等。
图一：向城域二平面的过渡
随着IPTV等业务的引入，大量的高带宽业务竞争有限的带宽资源将可能导致服务质量劣化，迫切需要一些技术手段来统一管理网络资源，协调多个设备的操作，这需要在城域网引入资源管理和策略管理系统。同时为了能够有效地控制互联网业务流量，运营商也希望引入业务识别与控制系统，这也需要统一的策略管理系统。城域网的资源管理和策略管理系统的作用在某些部分类似于NGN资源接纳和控制系统，将来随着NGN系统的部署，这两个资源管理系统可望以某种方式互相协调或融合。
图二：城域二平面的最终架构
上海贝尔的7750 SR+能够同时支持PPPoE和IPoE，是真正意义上的BNG(Broadband Network Gateway)设备。通俗的说，就是SR+打破了传统SR和BRAS的设备差异，从硬件上统一用一台设备实现了BRAS和SR的所有功能。
由于SR硬件体系架构设计上的优势和平台处理速度的优势，从SR演进形成的BNG设备SR+具有先天硬件优势。即使对于同样的从SR平台演进形成的BNG设备，我们提供的7750 设备在多种业务同时加载的情况下可以保证每种业务的处理性能，这也是很多设备不能比拟的。
7750 SR+的产生为运营商根据业务需求灵活选择认证方式提供条件。网络结构可简化为单边缘架构，在同一设备、同一端口下同时接入PPPoE和IPoE，从而实现对用户资源及QoS策略的统一部署和管理，同时实现对每用户/每业务的精细化控制和QoS保证，是业务融合的方向。
尽管SR+的功能较SR有跨越式的提升，但上海贝尔现有硬件平台（7750）只需要通过软件升级和配置新板卡的方式就可以成为SR+，是真正意义上的平滑升级。
结束语
城域二平面的建设直接关系到运营商未来业务的发展，对其架构、技术的选择应尤为慎重，我们已经参与了全球众多运营商的城域网转型项目，在国内也已经有众多BNG的应用案例，上海贝尔的这些经验将帮助运营商以更稳健的步伐向精品城域网迈进。 
