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【摘要】 移动通信和固网宽带是城域综合网络的两种关键性业务，在IP综合承载网络的环境，可以有效地将而且融合在一起，提高网络的通信速率，城域网络除了对带宽的刚性需求外，还需要将移动网络与固定网络进行深度的融合，要求网络能实现全方位的覆盖，要求同一区域内移动网络与固定网络实现业务全覆盖。通过对城域综合IP承载网络架构参考体系进行分析，探究了城域综合IP承载网络架构的关键特征与主要技术，为相关研究者提供借鉴与参考。
【关键词】 SDN 城域综合网络 IP承载网络
随着城域网通信业务不断增加的背景背景下，如何提高网络通信的传输速率与用户的体验，不仅需要服务商为用户提供多种业务，还需利用灵活多样的组网网络，才能满足通信的要求，在这种全业务运营的环境中，需要利用新技术来实现固定网络与移动网络的综合承载，发挥移动网络与固定网络资源的协同效应，实现二者的规模化发展，成为人们关注的热点问题。同时，随着网络数据的爆发式增长，网络通信的时延敏感业务也影响着用户的体验效果，在面对5G业务对移动通信边缘计算MEC技术的发展，也要求对城域网综合业务进行改造，以满足大量数据通信业务的需求。
一、城域综合IP承载网络架构参考体系
SDN（Software Defined Netrork，软件定义网络的简写）具有软件控制与资源转移的等特征，主要功能是利用软件控制方式实现网络管理，并能将移动网络通信中控制逻辑与固定网络有效地结合在一起。SDN技术的控制器，可以有效的捕捉整个通信网络的动态转发表、网络的全局静态拓扑、移动网络通信的故障状态以及移动通信网络中的资源利用效率等情况，并能结合网络通信的具体业务需求，可以对资源进行统一优化与配置。利用SDN的可编程技术，可以利用其来部署网络的通用硬件与高级软件来代替移动通信网络中的昂贵的通信设备，进而实现不同设备制造商之间的不兼容的状况，结合城域通信网络构建的需要，设计如图1所示的基于城域综合IP承载网络架构。
1、Web UI/服开系统/资源系统/综合网管。是对网络资源进行综合管理，系统的API北向接口与城域网编排器连接，优化城域网综合能力，系统采用第三方应用API编程接口，便于第三方业务接入到系统中，提高系统与外部网络的通信效率。
2、城域网业务编排器。它的功能是通过北向API接口与上层服务系统连接，实现网络资源的调用，提高用户之间的数据交换能力，通过南向API接口与城域综合IP承载网控制连接，合理地调用网络通信资源，以快速的实现城域网络内的资源实施调动与网络资源的自动分配管理。
3、城域综合IP承载网控制面。城域网的业务包括是多个层次，主要要有网关业务汇聚控制MSG-C系统、移网控制面设备S/PGW-C系统以及软件管理SDN控制器等，主要功能是对城域网络的资源调配与业务的集中控制。
4、城域综合 IP 承载网转发面。在SDN架构体系上，利用SDN的可编程功能，对IP承载网的数据转发与控制进行管理，在承载网的数据转发功能上，实现用户数据包的转发与处理控制，并能将多种设备连接在一起，提高网络承载能力。
5、城域综合IP承载网接入网。主要功能是负责对城域内的固定通信网络以及无线移动通信数据接入与控制。
6、CDN。它的功能主要是负责大数据业务的处理，例如视频、网络游戏、5G边缘计算等一些大数据量的传输。
二、基于SDN的城域综合IP承载网络技术特征
2.1承载网络扁平化
通过对城域IP综合网络进行扁平化的改造，在城域网的核心网中采用转发面下沉技术，将通信网络的S/PGW控制转发面下沉，便于不同数據之间进行快速的交换，网络的移动通信业务则是采用本地IP RAN 接入环，将移动网络与固定网络通信汇聚在核心网层，实现城域IP承载网络的偏平化管理。
2.2 CDN内容源下沉
在现有的城域通信网络中，省核心机房将CDN节点控制在机房内，导致网络通信的传输距离过长，数据转发多跳而且复杂，如果网络拥挤时还会出现丢包的情况，而且还会导致用户访问数据的出现延迟，网络通信的体验效果差等，采用城域网IP承载网络，可以将CDN由核心DC下沉至汇聚DC，用户可以通过本地节点来访问数据，降低通信时延，也能提高用户的体验效果。
2.3控制面和转发面解耦合
利用SDN和NFV技术可以实现通信网络的虚拟化技术，采用编程开发将同通信标准的网络硬件组合在一起，不仅便于服务商开发新的业务，实现网络软件的全面革新，使得网络摆脱了依赖传统软件的升级的方法，利用SDN和NFV技术提高了通信网络软件管理效率，也保证了通信网络架构创新的集中化管理。将SDN、NFV设备与网络边缘控制设备融合在一起，提高网络通信效率，满足复杂通信的要求。
三、基于SDN的城域综合IP承载网络架构技术要求
3.1基于SDN的城域综合IP承载网络架构
采用SDN的可编程技术，将移动、固网多业务汇聚接入整合在一起，能实现移动通信网络的回传网、固网城域网等融合，使得移动通信网络、固定网络的各类业务能从汇聚层向多业务汇聚网关MSG统一承载，实现了大业务数据的统一管理;在具体的网络架构上，实现了多业务汇聚网关MSG、S/PGW的转控分离，将业务汇聚控制MSG-C系统、S/PGW-C核心层融合在一起，实现二者的集中控制与管理，并将城域网络的移动控制面MSG-U、S/PGW-U汇聚层分布式转发，将网络通信业务数据利用CDN节点下沉技术将其下沉至汇聚层，从而能提高数据通信效率;在具体业务数据处理功能上，将移动数据业务回传的层级从7-10跳压缩到4跳，在很大程度上提供了网络通信速率，用户在访问CDN的热点内容源时，将数据的转接层级由原来的10-12级减少到4级，这样就使得城域综合IP承载网实现了高性能、低时延、高带宽、高传输速率的功能，利用SDN技术和NFV技术的结合，对通信网络的运行状态进行控制，实现通信网络的智能化数据控制与管理，形成新一代城域网络的架构，从有利于实现网络数据的快速传递。基于SDN的城域综合IP承载网络架构如图1所示。 3.2城域综合IP承载网络的技术要求
1.编排器技术要求。业务编排器的功能是实现城域综合IP承载网的业务编排与网络数据协同控制管理，业务编排功能是对网络中资源进行抽象与封装，利用编排器的灵活组合，为网络数据提供多功能的API标准接口，可以将多种数据通信连接在一起，以便于支持城域网定制性开发。编排器将各个网元连接在一起，实现网络的协同控制，并根据网络业务传输的需求，自动屏蔽网络底层的设备差异，为网络通信提供自动化、智能化的运维与管理手段。1）编排器近期部署。首先，移动业务数据的统一配置下发，通过编排器调用控制器对网络中的业务数据进行统一配置，以保证不同厂家设备的业务数据管理与数据配置，自动屏蔽设备之间异构差异的细节，灵活的实现移动网络通信。其次，固移QoS业务统一的控制与管理，移动宽带网VoLTE、游戏加速等高QoS 级别业务往往对网络通信传输速率、可靠性、稳定性等提出了较高的要求，利用综合IP承载网关可以有效的解决这一问题。2）编排器远期部署。网络的流量调优控制，根据城域综合IP承载网的拓扑结构、网络带宽、通信流量、网络通信链路质量等，利用编排器与SDN技术协同控制，计算网络通信的最佳路径，提高网络系统的效率，而且利用城域IP综合网络能实现网络通信流量的智能控制。网络新业务产品开发，利用编排器的协同能力编排，进行网络新业务开发，能面向用户、业务部门等，灵活的输出个性化的业务与服务。
2. API接口技术要求。城域网编排器是保证网络通信业务灵活控制，API对外接口主要包含南向接口和北向接口。它们具有不同的功能，通过利用南北向的灵活REST API 接口协议和控制器互通，从而能将固网与移动网络结合在一起，以满足不同用户的差异化需求。1）编排器北向接口。北向接口的功能是获得城域综合IP承载网的拓扑结构、网络业务节点与同学的链路状态，以实现网络数据资源与业务资源的收集、处理与管理;并利用开发的服务通信接口，实现新业务的开通、变更、删除与管理等，与网络控制层级的Web UI的接口连接，提供开放的API服务，便于实现网络资源业务的自查控制与管理;北向接口与资源管理系统连接，重点是实现网络资源的统一调度。2）编排器南向接口。通过南向接口编排器REST API接口，将网络中的差异化数据服务连接在一起，通过控制器的配置的YANG模型，实现不同区域、厂家的控制器管理与对接，实现网络的灵活组网。
3.控制面技术要求。1）拓扑管理。利用SDN技术的控制功能，能自动发现网络的拓扑结构，自动对网络信息进行直观控制，展示网络的告警信息等，还能直接反映网络通信故障信息，便于管理员维护网络。2）网络配置管理。主要包括网络的统一管理、网络的批量数据业务处理、网络数据业务的查询能力等，能够对网络交换机、路由器、防火墙等进行统一集中管理，提高网络的配置效果，还支持IP 地址、VPN、VLAN等网络资源的查询与管理控制功能，便于与网络资源管理系统的对接，提高网络资源的利用效率。3）控制器接口。SDN控制器南向接口的功能是实现网络链路的管理、网络拓扑结构的管理、通信策略的制定、表项下发等功能，从而能实现网络资源灵活配置，使得城域综合网络的配置效率更高。控制器北向接口将城域综合IP承载网络的各种功能连接在一起，便于快速的对网络通信业务数据部署、监控与管理，及时发现网络通信中存在的问题。
四、结束语
SDN/NFV技术作为新型的网络通信技术与网络技术架构，利用SDN技术的功能抽象以及软硬件解耦，使得网络硬件与软件之间的联合变得灵活，突破传统城域IP承载网络通信的限制，从而能有效的提高网络架构的灵活性与拓展性。基于SDN和NFV的新型城域网综合IP承载网的网络架构，为用户提供了全新的体验，克服了传统城域网络通信的不足，提高了网络通信的效率。
作者简介：彭楠（1984.08—），女，廣东汕头人，大学本科理学学士，通信技术工程师，主要从事工作：数据业务网、承载网、传输网、核心网等通信项目的规划设计管理工作
参 考 文 献
[1]李彤，马季春.云化背景下运营商数据网演进思路探讨[J].邮电设计技术，2020（4）：56-58.
[2]华一强，路康.基于SDN的DCI业务的应用场景和业务流程探讨[J].邮电设计技术，2019（12）：66-71.
[3]赫罡，郭爱鹏，郑毅，等. 基于SDN/NFV的新型IP城域网架构及演进[J].邮电设计技术，2020（1）：36-38.
[4]毛东峰，张强，贾曼等.面向SDN/NFV的新一代运营系统综述[J].电信技术，2020（6）：39-41.
[5]王家成.浅谈基于多业务承载IP城域网网络架构演进[J].信息通信，2019（12）：228-229.
[6]钱春巍，陈建业.IP城域网业务开展及技术[J].现代电信科技，2019（7）：8-12.
【关键词】 SDN 城域综合网络 IP承载网络
随着城域网通信业务不断增加的背景背景下，如何提高网络通信的传输速率与用户的体验，不仅需要服务商为用户提供多种业务，还需利用灵活多样的组网网络，才能满足通信的要求，在这种全业务运营的环境中，需要利用新技术来实现固定网络与移动网络的综合承载，发挥移动网络与固定网络资源的协同效应，实现二者的规模化发展，成为人们关注的热点问题。同时，随着网络数据的爆发式增长，网络通信的时延敏感业务也影响着用户的体验效果，在面对5G业务对移动通信边缘计算MEC技术的发展，也要求对城域网综合业务进行改造，以满足大量数据通信业务的需求。
一、城域综合IP承载网络架构参考体系
SDN（Software Defined Netrork，软件定义网络的简写）具有软件控制与资源转移的等特征，主要功能是利用软件控制方式实现网络管理，并能将移动网络通信中控制逻辑与固定网络有效地结合在一起。SDN技术的控制器，可以有效的捕捉整个通信网络的动态转发表、网络的全局静态拓扑、移动网络通信的故障状态以及移动通信网络中的资源利用效率等情况，并能结合网络通信的具体业务需求，可以对资源进行统一优化与配置。利用SDN的可编程技术，可以利用其来部署网络的通用硬件与高级软件来代替移动通信网络中的昂贵的通信设备，进而实现不同设备制造商之间的不兼容的状况，结合城域通信网络构建的需要，设计如图1所示的基于城域综合IP承载网络架构。
1、Web UI/服开系统/资源系统/综合网管。是对网络资源进行综合管理，系统的API北向接口与城域网编排器连接，优化城域网综合能力，系统采用第三方应用API编程接口，便于第三方业务接入到系统中，提高系统与外部网络的通信效率。
2、城域网业务编排器。它的功能是通过北向API接口与上层服务系统连接，实现网络资源的调用，提高用户之间的数据交换能力，通过南向API接口与城域综合IP承载网控制连接，合理地调用网络通信资源，以快速的实现城域网络内的资源实施调动与网络资源的自动分配管理。
3、城域综合IP承载网控制面。城域网的业务包括是多个层次，主要要有网关业务汇聚控制MSG-C系统、移网控制面设备S/PGW-C系统以及软件管理SDN控制器等，主要功能是对城域网络的资源调配与业务的集中控制。
4、城域综合 IP 承载网转发面。在SDN架构体系上，利用SDN的可编程功能，对IP承载网的数据转发与控制进行管理，在承载网的数据转发功能上，实现用户数据包的转发与处理控制，并能将多种设备连接在一起，提高网络承载能力。
5、城域综合IP承载网接入网。主要功能是负责对城域内的固定通信网络以及无线移动通信数据接入与控制。
6、CDN。它的功能主要是负责大数据业务的处理，例如视频、网络游戏、5G边缘计算等一些大数据量的传输。
二、基于SDN的城域综合IP承载网络技术特征
2.1承载网络扁平化
通过对城域IP综合网络进行扁平化的改造，在城域网的核心网中采用转发面下沉技术，将通信网络的S/PGW控制转发面下沉，便于不同数據之间进行快速的交换，网络的移动通信业务则是采用本地IP RAN 接入环，将移动网络与固定网络通信汇聚在核心网层，实现城域IP承载网络的偏平化管理。
2.2 CDN内容源下沉
在现有的城域通信网络中，省核心机房将CDN节点控制在机房内，导致网络通信的传输距离过长，数据转发多跳而且复杂，如果网络拥挤时还会出现丢包的情况，而且还会导致用户访问数据的出现延迟，网络通信的体验效果差等，采用城域网IP承载网络，可以将CDN由核心DC下沉至汇聚DC，用户可以通过本地节点来访问数据，降低通信时延，也能提高用户的体验效果。
2.3控制面和转发面解耦合
利用SDN和NFV技术可以实现通信网络的虚拟化技术，采用编程开发将同通信标准的网络硬件组合在一起，不仅便于服务商开发新的业务，实现网络软件的全面革新，使得网络摆脱了依赖传统软件的升级的方法，利用SDN和NFV技术提高了通信网络软件管理效率，也保证了通信网络架构创新的集中化管理。将SDN、NFV设备与网络边缘控制设备融合在一起，提高网络通信效率，满足复杂通信的要求。
三、基于SDN的城域综合IP承载网络架构技术要求
3.1基于SDN的城域综合IP承载网络架构
采用SDN的可编程技术，将移动、固网多业务汇聚接入整合在一起，能实现移动通信网络的回传网、固网城域网等融合，使得移动通信网络、固定网络的各类业务能从汇聚层向多业务汇聚网关MSG统一承载，实现了大业务数据的统一管理;在具体的网络架构上，实现了多业务汇聚网关MSG、S/PGW的转控分离，将业务汇聚控制MSG-C系统、S/PGW-C核心层融合在一起，实现二者的集中控制与管理，并将城域网络的移动控制面MSG-U、S/PGW-U汇聚层分布式转发，将网络通信业务数据利用CDN节点下沉技术将其下沉至汇聚层，从而能提高数据通信效率;在具体业务数据处理功能上，将移动数据业务回传的层级从7-10跳压缩到4跳，在很大程度上提供了网络通信速率，用户在访问CDN的热点内容源时，将数据的转接层级由原来的10-12级减少到4级，这样就使得城域综合IP承载网实现了高性能、低时延、高带宽、高传输速率的功能，利用SDN技术和NFV技术的结合，对通信网络的运行状态进行控制，实现通信网络的智能化数据控制与管理，形成新一代城域网络的架构，从有利于实现网络数据的快速传递。基于SDN的城域综合IP承载网络架构如图1所示。 3.2城域综合IP承载网络的技术要求
1.编排器技术要求。业务编排器的功能是实现城域综合IP承载网的业务编排与网络数据协同控制管理，业务编排功能是对网络中资源进行抽象与封装，利用编排器的灵活组合，为网络数据提供多功能的API标准接口，可以将多种数据通信连接在一起，以便于支持城域网定制性开发。编排器将各个网元连接在一起，实现网络的协同控制，并根据网络业务传输的需求，自动屏蔽网络底层的设备差异，为网络通信提供自动化、智能化的运维与管理手段。1）编排器近期部署。首先，移动业务数据的统一配置下发，通过编排器调用控制器对网络中的业务数据进行统一配置，以保证不同厂家设备的业务数据管理与数据配置，自动屏蔽设备之间异构差异的细节，灵活的实现移动网络通信。其次，固移QoS业务统一的控制与管理，移动宽带网VoLTE、游戏加速等高QoS 级别业务往往对网络通信传输速率、可靠性、稳定性等提出了较高的要求，利用综合IP承载网关可以有效的解决这一问题。2）编排器远期部署。网络的流量调优控制，根据城域综合IP承载网的拓扑结构、网络带宽、通信流量、网络通信链路质量等，利用编排器与SDN技术协同控制，计算网络通信的最佳路径，提高网络系统的效率，而且利用城域IP综合网络能实现网络通信流量的智能控制。网络新业务产品开发，利用编排器的协同能力编排，进行网络新业务开发，能面向用户、业务部门等，灵活的输出个性化的业务与服务。
2. API接口技术要求。城域网编排器是保证网络通信业务灵活控制，API对外接口主要包含南向接口和北向接口。它们具有不同的功能，通过利用南北向的灵活REST API 接口协议和控制器互通，从而能将固网与移动网络结合在一起，以满足不同用户的差异化需求。1）编排器北向接口。北向接口的功能是获得城域综合IP承载网的拓扑结构、网络业务节点与同学的链路状态，以实现网络数据资源与业务资源的收集、处理与管理;并利用开发的服务通信接口，实现新业务的开通、变更、删除与管理等，与网络控制层级的Web UI的接口连接，提供开放的API服务，便于实现网络资源业务的自查控制与管理;北向接口与资源管理系统连接，重点是实现网络资源的统一调度。2）编排器南向接口。通过南向接口编排器REST API接口，将网络中的差异化数据服务连接在一起，通过控制器的配置的YANG模型，实现不同区域、厂家的控制器管理与对接，实现网络的灵活组网。
3.控制面技术要求。1）拓扑管理。利用SDN技术的控制功能，能自动发现网络的拓扑结构，自动对网络信息进行直观控制，展示网络的告警信息等，还能直接反映网络通信故障信息，便于管理员维护网络。2）网络配置管理。主要包括网络的统一管理、网络的批量数据业务处理、网络数据业务的查询能力等，能够对网络交换机、路由器、防火墙等进行统一集中管理，提高网络的配置效果，还支持IP 地址、VPN、VLAN等网络资源的查询与管理控制功能，便于与网络资源管理系统的对接，提高网络资源的利用效率。3）控制器接口。SDN控制器南向接口的功能是实现网络链路的管理、网络拓扑结构的管理、通信策略的制定、表项下发等功能，从而能实现网络资源灵活配置，使得城域综合网络的配置效率更高。控制器北向接口将城域综合IP承载网络的各种功能连接在一起，便于快速的对网络通信业务数据部署、监控与管理，及时发现网络通信中存在的问题。
四、结束语
SDN/NFV技术作为新型的网络通信技术与网络技术架构，利用SDN技术的功能抽象以及软硬件解耦，使得网络硬件与软件之间的联合变得灵活，突破传统城域IP承载网络通信的限制，从而能有效的提高网络架构的灵活性与拓展性。基于SDN和NFV的新型城域网综合IP承载网的网络架构，为用户提供了全新的体验，克服了传统城域网络通信的不足，提高了网络通信的效率。
作者简介：彭楠（1984.08—），女，廣东汕头人，大学本科理学学士，通信技术工程师，主要从事工作：数据业务网、承载网、传输网、核心网等通信项目的规划设计管理工作
参 考 文 献
[1]李彤，马季春.云化背景下运营商数据网演进思路探讨[J].邮电设计技术，2020（4）：56-58.
[2]华一强，路康.基于SDN的DCI业务的应用场景和业务流程探讨[J].邮电设计技术，2019（12）：66-71.
[3]赫罡，郭爱鹏，郑毅，等. 基于SDN/NFV的新型IP城域网架构及演进[J].邮电设计技术，2020（1）：36-38.
[4]毛东峰，张强，贾曼等.面向SDN/NFV的新一代运营系统综述[J].电信技术，2020（6）：39-41.
[5]王家成.浅谈基于多业务承载IP城域网网络架构演进[J].信息通信，2019（12）：228-229.
[6]钱春巍，陈建业.IP城域网业务开展及技术[J].现代电信科技，2019（7）：8-12.