在网络架构设计上，中国移动正积极推动以语音和数据为核心的设计架构，向以内容和流量为核心的数据中心网络架构转变。
近年来，家庭用户接入带宽成倍提升，4K高清、物联网等新业务高速发展，传统电信运营商面临着设备资源利用率低、管理维护复杂及新业务开通缓慢等挑战。
随着SDN/NFV和云计算等新技术的逐渐成熟，业界纷纷将这些新技术应用于电信网络的转型实践，将传统电信机房改造为灵活开放的电信云，从而实现CT和IT的有机结合和良性互补。
创建固定网络新思路和新架构
在网络架构设计上，中国移动推动以语音和数据为核心的设计架构，向以内容和流量为核心的数据中心网络架构改变。在该架构下，主要包括核心TIC层和边缘TIC层。
核心TIC层：核心TIC以控制/管理/调度职能为核心，主要承载控制面网元和集中化的媒体面网元、CDN和骨干流量转发。
边缘TIC层：边缘TIC主要面向三大媒体面，以承载媒体流终结功能为主。
将固定宽带网络应用于以TIC为基础的新型网络架构中，涉及到的网元主要有BRAS-CP（BRAS控制面）、BRAS-UP（BRAS转发面）、s-CPE（业务CPE）以及物理CPE，其各自的功能和定位如下。
BRAS-CP和BRAS-UP属于BRAS的范畴：BRAS-CP定位为用户控制管理部件，部署于核心TIC，负责用户接入管理、认证计费、用户会话及策略管理等；BRAS-UP定位为L3网络边缘及用户策略执行部件，部署于边缘TIC，负责流量转发及用户流量控制等。
s-CPE和物理CPE属于CPE的范畴：S-CPE部署于边缘TIC，定位为用户应用中心，包含家庭用户的各种业务平台及增值服务；物理CPE部署于用户侧，定位为用户管道中心，负责用户流量接入运营商网络。
其中，BRAS-CP和BRAS-UP的概念来源于转控分离vBRAS技术，下文将主要围绕该技术进行相关探讨。
转控分离vBRAS技术详解
传统BRAS设备作为用户接入的网关和IP网络的边缘，面临着巨大挑战。
资源利用率低：传统BRAS既作为用户接入认证计费的网关，又作为IP网络的3层边缘，控制面和转发面紧耦合在一起，导致在性能处理上互相影响，无法充分发挥控制面和转发面的性能极限。
管理维护复杂：由于BRAS设备数量众多，网络在部署一个全局业务策略时，需要逐一配置每台设备。这种配置模式很难随着网络规模的扩大和新业务的引入，实现对业务的高效管理和对故障的快速排除。
业务开通缓慢：由于控制平面和数据平面深度耦合，且在分布式网络控制机制下，导致任何一项新技术的引入都严重依赖现网设备，并且需要多个设备同步更新，使得新技术的部署周期较长，严重制约网络的演进发展。
转控分离vBRAS技术架构
为全面应对传统BRAS面临的挑战，中国移动率先提出了控制转发彻底分离的全新vBRAS架构，BRAS控制面集中部署且采用虚拟化/云化技术实现，BRAS转发面分布式部署且采用高性能硬件，实现BRAS转发面、控制面的彻底分离和解耦。在转发面的设备形态选择上，初期重点考虑高性能，所以主要采用基于NP的硬件设备，下一步存在多种选择，一是推动实现通用化的转发硬件设备，二是提升x86虚拟化转发面的性能。
这种控制转发分离的vBRAS架构有如下特点：
? 转发面、控制面完全分离，破除转发面和控制面的紧耦合，有利于分别灵活扩容，互相不为约束；
? 对控制面进行集中化/云化，更易于集中管控，云化有助于弹性扩缩容，简化运维；
? 对转发面进行本地化，转发面流量大，本地化可以实现大流量本地卸载；
? 控制面采用软件实现，控制面属于计算密集型，适用于软件实现；
? 转发面可采用硬件实现，转发面属于流量密集型，适用于高性能硬件实现。其中，对于大session小流量场景可以采用虚拟化实现；
? 控制面与转发面之间采用标准接口，推动高性能转发面的标准化、通用化。
该架构的优势明显，转发控制完全分离、彻底解耦、灵活性高。其中的x86（控制面）专注于计算密集型的表项管理，而采用专用硬件的转发面专注于大流量转发，物尽其用、专注高效，可以彻底解决传统BRAS面临的各种挑战。
转控分离vBRAS功能划分
从功能上看，控制转发分离vBRAS主要包括控制面（BRAS-CP）和转发面（BRAS-UP）两个部分。
其中，控制面（BRAS-CP）定位为用户控制管理部件，主要包含用户控制管理（UCM）、用户接入控制、用户认证授权计费、地址管理（AM）、配置管理（CM）等功能模块。
转发面（BRAS-UP）定位为3层网络边缘及用户策略执行部件，主要包含流量转发、QoS、流量统计等纯转发面功能，以及单播路由协议、组播路由协议、MPLS（LDP/TE）等管道类控制面功能。把单播、组播、路由等管道类控制面功能保留在BRAS-UP，主要原因是当前BRAS层面流量不均衡问题并不明显，不需要移入控制层面，然后利用SDN技术解决流量不均衡问题；另外，如果只考虑BRAS的虚拟化和SDN化，无法有效解决城域网流量均衡问题。将来要想解决流量均衡问题，则需要把BRAS、SR、CR等网元的控制面都纳入SDN Controller统筹考虑，才能进行流量的全局调度从而实现均衡（如图1所示）。
图1 控制转发分离vBRAS功能划分
转控分离vBRAS接口
对于控制转发分离vBRAS架构的接口，主要包含控制面（BRAS-CP）向上的北向接口以及控制面（BRAS-CP）和转发面（BRAS-UP）之间的南向接口。
其中，控制面（BRAS-CP）和转发面（BRAS-UP）之间的南向接口共有以下3种类型。
? 报文上送接口：建议采用VxLAN技术，实现BRAS-CP和BRAS-UP之间PPPoE接入控制报文以及Radius认证授权计费报文的上送和下发；
? 配置下发接口：建议采用Netconf协议，实现集中化BRAS-CP对众多BRAS-UP的统一自动化配置；
? 表项下发接口：建议对OpenFlow协议进行扩展，从而满足BRAS-CP对BRAS-UP的用户表项下发的需求，实现BRAS-CP对BRAS-UP行为的统一管控。
控制面（BRAS-CP）向上的北向接口，作为整个控制转发分离vBRAS系统的统一对外接口，主要用于完成与业务系统以及EMS等系统的对接，实现业务系统对vBRAS能力的统一调用。
中国移动将会以BRAS-CP为核心，推动接口标准化，实现转发面和控制面的彻底解耦、促进网络能力开放（如图2所示）。
图2 控制转发分离vBRAS接口划分
转控分离vBRAS用户接入流程
转控分离vBRAS系统支持用户PPPoEIPoE动态接入，以PPPoE流程为例，具体流程如图3所示。
图3 PPPoE用户接入流程
在PPPoE流程开始前，首先需要打通BRAS-CP和BRAS-UP之间的配置通道,可以通过EMS直接对BRAS-CP和BRAS-UP进行配置，以实现配置通道的打通。配置通道打通后，BRAS-CP可通过该通道配置报文上送通道和表项下发通道。BRAS-CP可实现对其所管理的所有BRAS-UP的统一配置，包括BRAS接口的相关配置以及QOS模板的配置等。
BRAS-UP接收到用户PPPoE接入报文，BRAS-UP通过报文上送通道上送到BRAS-CP。BRAS-CP处理PPPoE状态机，触发AAA认证及地址分配，通过报文上送通道下发回应报文到BRAS-UP，BRAS-UP将响应报文发送回用户。
BRAS-CP创建用户转发表，并同步到用户表数据库。通过表项下发通道，BRAS-CP将用户转发表、用户地址路由信息下发到给BRAS-UP，BRAS-UP运行路由协议，生成网络转发表项，并将用户路由发布到网络侧，使得下行流量直接回到BRAS-UP。BRAS-UP收集用户上下行流量统计数据、计费信息、告警信息并通过表项下发通道定期上送给BRAS-CP。
转控分离vBRAS架构实现难点和指标要求
1）BRAS-CP和BRAS-UP之间接口
主要接口有报文上送接口（可选择方案为VxLAN）、配置下发接口（Netconf协议或OpenFlow协议）、表项下发接口（OpenFlow协议），其中与性能相关的主要是BRAS-CP可承载的并发会话数以及用户上线速率。对于并发会话数要求BRAS-CP可承载1000万以上，对于用户上线速率要求达到10k/s以上。
2）热备/容灾备份
a.完成从传统的电信化容灾备份向IT化的容灾备份的过渡，实现N：1的热备；
b.备份完成倒换后，表项的同步时间和速率需要进行关注，应优于传统BRAS设备的故障重启时间。
小结
推动固网结构向新型网络转变是业务和网络发展的必然趋势，新型的转发控制分离架构和SDN/NFV技术，为网络架构的转变打下了坚实的技术基础，通过分阶段逐步推进固定网络的重构、控制面功能原子化及转发面通用化，一定能够打造出面向业务和用户高效灵活的下一代电信网络。
（文中国移动研究院 胡淑军 黄璐 韩瑞波）
来源：《通信世界》杂志2017年第8期，总第732期
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