面向DC的新型城域网建设及局房需求分析

朱军峰 邓大冲

中国电信股份有限公司南京分公司

0 引言

网络DC布局的目标是以网络云化演进目标架构为指引，统筹未来网络NFV和专用设备的分层设置、数量规模及集约管控等对网络DC承载要求，各本地网需要对未来网络DC的层级设置、目标局址等进行系统设计，做好网络DC中长期布局规划，和现有机房资源匹配分析，并在对机房资源充分调研和评估基础上，做好地理位置、物理条件、扩展性强的优质机房资源储备。

1 规划思路及原则

未来网络DC，将主要通过现有网络机房CO升级，按需有序推进机房基础设施DC化改造演变为网络DC，为未来网络重构演进提供统一云化的虚拟资源池、可抽象的物理资源和专用高性能硬件资源的统一承载。不同DC界定的关系如图1所示。

图1 不同DC界定的关系说明

在可预见性的SDN/NFV/云计算技术趋势下，重点研究宽带和移动网络云化演进对网络DC机房的承载和部署驱动要求，基于现网机房资源基础条件和评估统筹，完成省市公司网络DC目标布局和资源储备中长期规划，并根据不同时期专用设备和虚拟网元部署承载实际需求，按需有序推进网络DC机房基础设施DC化改造建设。规划思路如图2所示。

图2 CORD规划思路说明

2 承载网现状

2.1 数据网现状

近年来，南京数据网的规划与建设一直围绕“2+12+66”展开（2个核心DC，12个边缘DC，66个汇聚点），以核心DC、边缘DC和综合接入区进行布局。

2.2 OTN现状

近年来，OTN网络已围绕“2+12+66”建设了100G一平面和二平面。

100G一平面在已覆盖业务控制层局点的基础上，按照CTNet 2025架构已建设完成鼓楼/游府西街双核心至12个边缘DC以及61个DCSW汇聚局点至12个边缘DC的网络。

100G二平面在已覆盖业务控制层局点的基础上，按照CTNet 2025架构已建设完成鼓楼/游府西街双核心至12个边缘DC以及59个DCSW汇聚局点至12个边缘DC的网络。

鼓楼/游府西街双核心之间采用OLP保护、成对的边缘DC局点之间采用OLP保护的方式，边缘DC局点至DCSW局点之间、DCSW环网之间采用ROADM的保护方式。

2.3 光缆网现状

本地中继光缆网围绕“2+12+66”网络布局，形成核心层、区域汇聚层、接入汇聚层三层架构。如图3所示。

图3 本地光缆网结构图

3 新型城域网建设方案

3.1 网络架构

3.1.1 POD的选择

南京既可以采用单POD组网，也可以采用多POD组网。

单POD组网时，覆盖全市近900万人口，其中宽带用户超过四分之一，移动用户接近二分之一。

多POD组网时，考虑南京的光缆网架构和地理位置结构，较好的一种方式为3个POD组网。多POD组网时，南京划分为3个POD区域。

从网络规划协同、网络可靠性、网络建设难度、与周边系统的连接等多方面比较单POD与多POD的区别，如表1所示。

表1 单POD与多POD组网方案比较

从表中比较可以看出，单个POD除可靠性比多POD相比稍显不足外，其他方面均比多POD有一定优势。再综合考虑到单POD无需分裂时，网络平滑演进过程中避免了路由、ACL等调整工作，因此新型城域网建设拟采用单POD组网。

3.1.2 二层/三层架构的选择

（1）二层架构：Spine-Leaf架构，该架构是基于现有的STN架构进行演进，网络架构如图4所示。

图4 二层架构组网图

该种架构下，STN-B充当Leaf角色，STN-ER充当Spine角色，与目前的STN架构相同。

部署位置：按照STN现状，Leaf部署在汇聚局点，Spine部署在核心DC。Spine-Leaf架构则通过100G OTN实现汇聚机房直连核心DC，边缘DC位置被弱化，或者说将汇聚局点从综合接入区剥离成为新的边缘DC，边缘DC局点数量需扩容。

承载业务：Leaf实现固移融合承载。固网采用OLTDCSW-Leaf-Spine-vBRAS-U路径进行承载，移动业务承载方式基本保持不变，但数据层面需要重新调整（SRv6隧道调整、EVPN规划和FLexE调整，可能影响现有5G业务）。

CT云资源池部署：优先选择部署在核心DC，对时延要求高的下沉至汇聚局点。其中vBRAS-U转发池由于无法部署在核心DC（容量太大，对设备要求高导致无设备可以满足需求），只能下沉部署。可以部署在所有汇聚局点（最小化2+1部署），或者部分汇聚局点（两两成对，vBRAS-U部署在一边，双挂2个局点Leaf，但目前的STN架构要调整）。

（2）三层架构：采用Spine-Leaf-B架构，如图5所示。

图5 三层架构组网图

部署位置：Spine部署在核心DC，Leaf部署边缘DC，B设备部署在66个汇聚局点。与目前的DC规划相同。

承载业务：Leaf实现固移融合承载。固网采用OLTDCSW-Leaf-Spine-vBRAS-U路径进行承载，移动业务采用A-B-Leaf-Spine-省级ER-5GC方式承载。

CT云资源池部署：可选择部署在核心DC和边缘DC，其中vBRAS-U转发池部署在边缘DC，成对部署。其他云资源池可灵活选择部署位置。

（3）两种方式的对比

两种架构方式的对比如表2所示。

表2 二层/三层架构分析比较

项目 两层架构 三层架构未来CT云下沉风险 最高可下沉至66个汇聚点，也可下沉至综合接入区。最高可下沉至12个边缘DC，也可根据需求下沉至汇聚局点或者综合接入区。资源利用率 UP池利用率低，Leaf上行100G OTN利用率低。利用率较高维护便利性 减少1跳，少一个故障点；STN-B上业务复杂，功能较多无法分担，维护难度较大。多一个故障点，但STN-B与Leaf分设，可分担功能压力，在当前的维护模式下，有利于维护界面划分。对现网业务的影响 需对现网STN-B进行改造，影响已经开通的5G业务。先搭建Spine-Leaf，STN-B和DCSW按需割接，且STN-B上数据配置可以不变，减少割接影响。建设难度和投资建设是对现有的STN网络的改造，建设难度和割接难度大；Leaf下沉较底层，Leaf到Spine距离较长对OTN依赖严重，投资较大。建设是新建Spine-Leaf，对现网业务无影响。采用核心DC-边缘DC-汇聚交换机，中间增加一层使得大部分链路可以裸纤直连，减少了OTN投资。根据研究院测算，可节省55%左右的投资。

经建设维护充分协同，结合现有的光缆网和传输网架构，南京新型城域网建设拟采用3层架构。

3.2 具体建设方案

3.2.1 Spine节点设置

Spine节点拟部署在核心DC，初期每个核心DC部署1台，下接Leaf设备，上联城域网CR、省级ER、CDN以及ASBR。同时，在核心DC部署云网POP，其中vBRAS-C采用双节点部署，用于实现冗余备份；vBRAS-U单节点部署，本身不承载业务，只是作为边缘DC vBRAS-U的备份。同时，如有其他CT云下沉，将根据重要性选择单节点部署还是多节点部署。

3.2.2 Leaf节点设置

Leaf节点全部部署在边缘DC，初期每个边缘DC部署1台，后续随着业务发展进行扩容。南京边缘DC采用异局址成对部署，即12个边缘DC，共6对Leaf。每对边缘DC先部署一个UP池，后期随着业务的发展再行扩容。

3.2.3 vBRAS-C部署

根据省公司要求，南京vBRAS-C部署在核心DC，且采用双节点部署，在鼓楼主机楼和游府西街各部署一套。

3.2.4 vBRAS-U部署

由于宽带用户数较多，故vBRAS-U全部下沉至边缘DC。其中：

（1）核心DC部署1套vBRAS-U用于6对边缘DC的vBRAS-U的冗余，平常不承担业务，只是在某一个UP池出现故障后，在运营系统的支撑下，将业务切换至核心DC的vBRAS-U池进行承载。

（2）边缘DC的部署，初期针对一对边缘DC，暂选择一个条件较好的局点部署一个UP池，双挂每个边缘DC的Leaf设备。随着新业务的发展，以及原有业务的割接，滚动扩容。

（3）UP池的部署采用积木式部署，即将vBRAS-U做成一个模块，每个模块覆盖30万宽带用户（并发21万左右），当现有UP池利用率超过80%，则直接在另一个边缘DC新建第二个承载30万的UP池。当新的利用率超过80%，即滚动扩容第3个覆盖30万宽带用户的UP池。

3.2.5 新型城域网目标架构

综上所述，最终南京新型城域网架构如图6所示。

图6 南京新型城域网架构图

共建设2台Spine，位于2个核心DC；12台Leaf，位于12个边缘DC；7个UP池，其中6个在边缘DC，1个在核心DC用于冗余备份；2个vBRAS-C池，位于2个核心DC。

3.2.6 现网建议演进路线

建设完成后，现网的演进路线如下：

（1）2021年，搭建新型城域网，宽带和移动的业务承载方式不变，仍由原有网络承载。

（2）2022年-2023年：由于移动网割接对业务和数据影响最小，故移动先行，将具备条件的STN-B设备逐步向新型城域网割接；固定宽带业务开始小规模向新型城域网割接，新建的vDCSW开始向Leaf割接。从2022年开始，限制DCSW交换机的扩容，小规模试点OLT直挂B。

（3）2024年-2025年：停止DCSW交换机的扩容，新建的OLT全部由B设备承载，同时DCSW交换机逐步退网，基本形成三层架构。

4 目标网架构下对通信局房的需求分析

4.1 各层次机房需求测算

4.1.1 核心DC

按照预估，2025年核心DC要预留70个600*1200机柜，采用刀片服务器，承重6-8KN/平方米；交流供电，单机架功耗10KW以上。

4.1.2 边缘DC

2025年每边缘DC建议预留37个600*1200机柜，采用刀片服务器，承重6-8KN/平方米；交流供电，单机架功耗6KW以上，建议单独采用封闭冷通道、微模块等方式解决电源及散热问题。

4.1.3 汇聚层

汇聚交换机主要用于OLT的流量汇聚，按照覆盖“4万公众用户+1万政企用户”的规模，总转发流量1953G。目前单台DCSW的转发性能为10T，故每个局点只需要1个机架即可，并预留1个机架位做冗余备份，合计需要2个机架位。

2025年每汇聚层建议预留2个600*1200机柜，承重5KN/平方米；交流供电，单机架功耗10KW以上。

4.1.4 接入层

以10GEPON为主，按照实际接入用户数按需扩容。每个机架位可以安装2台10GEPON OLT设备，预计每个接入层机房需预留3-5个机架位。

2025年每汇聚层建议预留2个600*800机柜，承重5KN/平方米；交流供电，单机架功耗5KW以上。

4.2 局点分布和需求分析

为充分利用现网资源及保障网络安全，设备搬迁和资源调配建设思路如下：

一平面：满足高带宽业务发展，针对DCSW的建设需求在100G平台上进行万兆端口的扩容；加快低容量平台的退网和调配，其中20G平台全部退网，40G平台中，以资源调配为主，升级100G平台为辅，解决局点40G/100G承载能力不匹配的问题，严格控制40G平台的建设规模。

二平面：不再新建SR。若规划期内无法满足IPTV业务发展，采取新建RAN ER，将IPRAN割接至新RAN ER。既为IPTV业务发展提供了资源，也逐步实现IPRAN的专网承载。

城域网业务控制层以上采用传输承载；DCSW承载OLT数量超过30台，上联采用传输承载。

4.2.1 汇聚层

该网络层次在目标架构中属于转发层面，部署大型的DCSW交换机，按照网络规划目标，支撑10GEPON端口能力占比达到EPON端口能力的23%，完成全区DCSW布局。本期规划66个汇聚局点，其中12局点和边缘DC同局址。

传统89/93设备：停止扩容GE端口，通过资源调配的方式满足偏远农村、距离DCSW较远局点的10GEPON OLT的上联需求。

4.2.2 接入层

接入层局点预计共450个左右，其中每个局点预留3到5个机架位，每个机架位可以安装2台10GEPON OLT设备。接入层机房机柜承重5KN/平方米；交流供电，单机架功耗5KW以上，单机房共需要25KW电源。

5 结束语

在5G和云网融合的时代，2B业务由封闭的传统ICT向融合云、网、边、端、安的新型DICT演进，2H/2C客户由传统连接业务向新型云网端交互业务发展，这些新业务模式推动边缘云在城域内布局，牵引城域网络重构，支撑未来10-15年2B/2C/2H云网融合新业务生态建立。

南京电信后续将按照上述思路推进新型城域网建设，围绕2+12+66的网络DC化布局，部署Spine-Leaf网络，引入转控分离vBRAS新设备和SRv6/EVPN/FlexE新型承载技术，构建融合、智能、敏捷、简洁、云化、安全的新一代城域基础设施，支撑2B/2C/2H业务的发展。