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北京联通城域网业务控制层规划,北京联通城域网业务控制层规划,1 业务控制层网络架构 2 业务控制层功能要求 3 北京联通业务控制层设备演进建议,3 | Deploying the 7750 SR as multiservice BNG | March 2009,TR-059 和 TR-101对比,TR-059 Standard Completed September 2003 Based on TR-025, adding QoS ATM-based aggregation PPP/L2TP-centric,TR-101 Standard Completed April 2006 Ethernet-based aggregation Multi-service orientation Ongoing work in WT145-147 WT-156, 177 and others Many contributions from ALU,PPP,IPoE and PPP,ATM VP/VC,ETH VLANs,BRAS,BNG,IPTV 系统架构TR-101,BNG作为业务控制点，实现网络的策略.是BRAS/MSE的演进方向,向 TR-101 构架演进的关键技术点,Service Reach, Bandwidth,Service Quality, Reliability, Capacity,Plug-and-Play Service Flexibility,Broadband Access Node,Home Gateway,Internet,VoIP,Video on Demand,Broadcast Video,7750 SR Broadband Network Gateway,TR-101 Multi-service Broadband,Traditional BRAS,ATM Aggregation Node,ATM DSLAM,Internet,ATM to ETH Aggregation,Fiber in Access (VDSL2, PON),BE to QoS/HA Non-Blocking,2,3,Session-Based to Connectionless,1,4,TR-059 HSI Legacy,H-QoS,Best Effort,Best Effort,Content Caching,DSL Gateway,Addressed by Alcatel-Lucent 7750 SR,Service Aware QoS,城域网现状及承载业务,核心层（出口）,汇聚层,接入汇聚网络,最后一公里接入网络,普通接入网络平面,高质量接入网络平面,业务接入 控制层,IP城域网,BRAS,MAN SR,承载网PE,IP承载网,Internet 骨干,宽带接入网,核心（出口）路由器,骨干网,汇聚路由器,城域网演进策略及目标网络结构,核心层（出口）,汇聚层,接入汇聚网络,最后一公里接入网络,统一的网络接入平面，由接入汇聚网实现业务分流，业务接入控制层实现业务管理和控制,业务接入 控制层,IP城域网,BNG,承载网PE,IP承载网,Internet 骨干,宽带接入网,核心（出口）路由器,骨干网,汇聚路由器,主要改造层面,城域网演进策略及目标网络结构,核心层及汇聚层大容量 需要更大的交换容量扩展性 随着网络结构扁平化，核心/汇聚路由器需要更多的端口直连业务控制层节点，流量的不断增长导致出口链路带宽快速增长 演进方式提高每槽位容量从而大幅提高单节点容量单槽位容量从40G向100G甚至更高演进或通过路由器集群实现 业务控制层BNG 同时承载多业务 - IPTV，NGN，3G，商业用户 公众用户的承载设备向BNG(Broadband Network Gateway)演进，同一台设备即支持IPoE也支持PPPoE HSI 业务通过PPPoE方式认证，视频和话音业务通过DHCP 方式认证 提高业务处理性能和业务容量（从10G平台向40G或以上平台演进） 传统SR功能不断完善，增强NSR、L2/3业务的冗余保护能力,针对每用户和每业务的层次化QoS控制 宽带接入网业务安全接入保证 配合业务控制层实现灵活用户接入控制，管理及QoS策略，实现全网对用户和业务的分布式管理和控制 部署更完善的接入保护机制 扩大宽带接入网建设,为所有业务提供接入,宽带业务接入网络架构演进方向,IPDSLAM,IP/MPLS Carrier Transport,VDSL,GPON,Triple Play Bundle Web 2.0,IP / MPLS,Converged Backbone Transport,Broadband Network Gateway,Policy Manager,业务从分离通道接入模式向多业务融合接入模式演进,Voice,Phone,Video,TV,HSI,PC,From separate service silos to a converged multiservice experience,Separate user device, network and service provider per service,The Traditional Home,Voice,Video,HSI,业务控制层从多边缘向单边缘演进,Sustaining L2/L3 overlay service model Converged Edge/BNG for single point of policy control over all subscriber services,Video Edge,Internet Edge,VoIP Edge,PPPoE,DHCP,DHCP,CPE,AN,L2 PE,L2 PE,VLL or VPLS instance per service,VLAN per service,ATM VC per service,Internet ISP,VOD servers,PSTN,Eth/MPLS Aggregation,ConvergedResidentialEdge,CPE,AN,L2 PE,VLL or VPLS instance per service,VLAN per service,ATM VC per service,Eth/MPLS Aggregation,L2 PE,L3 PE,DHCP,PPPoE,DHCP,VLAN per service,VLAN per service,单边缘业务控制层主要优点,单边缘业务控制层主要优点 单边缘设备能够支持PPPoE/IPoE/VPN/3G等多种业务，方便运维管理。 具备丰富的QoS特性为多业务承载提供完善地保证，可以通过大量灵活的QoS策略和SLA的组合，进行业务调度和管理，实现面向市场的差异化业务组合。 提供不中断路由，多机箱同步等技术保证故障情况下不中断用户业务。 单业务边缘设备具备完善的DPI,防DoS攻击体系。 单业务边缘设备提供真正的电信级可靠性。 大容量（可达2T的交换容量)，高端口密度（4X10G的线速端口）,高可扩展性，为接入业务发展提供了无限空间。 使运营商平滑从互联网业务提供商向多业务融合运营商转型。 单边缘业务控制层主要问题 运维方式需要改变 业务平滑割接,构建支持多业务、能实现精确控制的单一业务控制边缘为保证网络能力、可靠性和扩展性提供了可能,BNG高可靠性布署,Edge/BNG,DHCP or PPPoE,CPE,AN,L2 PE,L2 PE,VPLS or VLL instance per service,VLAN per service,ATM VC per service,Eth/MPLS aggregation,VLAN per service,Two SPOFs,Edge/BNG,DHCP or PPPoE,L2 PE,L2 PE,Edge/BNG,DHCP or PPPoE,L2 PE,L2 PE,L2 PE,VPLS,Edge/BNG,SRRP,MCS,Edge/BNG,DHCP or PPPoE,L2 PE,L2 PE,L2 PE,MC-LAG,PW redundancy,Two SPOFs,Single SPOF,No SPOF,REQUIREMENTS L2 PE : MC-LAG with PW redundancy BNG : PPPoE/DHCP over LAG,REQUIREMENTS L2 PE : VPLS BNG : PPPoE/DHCP inter-chassis red.,Access,Aggreg,Distribution & Edge,ISP1,IP/MPLS BACKBONE,Video Servers,Service Edge,ISP2,Access,Aggreg,Distribution& Edge,ISP1,IP/MPLS BACKBONE,Video Servers,Service Edge,ISP2,FTTX/GPON的大面积布署，给集中化BNG造成可扩展性及用户维护压力。 BNG可以根据分布式布署在最靠近用户的接入设备或汇聚设备边缘， 可以灵活插入FCC/RET/AD，及CDN cache 等视频信息 可以根据根据平台性能，成本，及用户管理等情况把BNG的某些BNG功能集中布署,Distributed & Integrated BNG,Centralized & Standalone BNG,L3 VPN traffic (internet/VOD),L2 VPN traffic,随着视频业务的普及，BNG向分布式布署演进,北京联通城域网业务控制层规划,1 业务控制层网络架构 2 业务控制层功能要求 3 北京联通业务控制层设备演进建议,业务控制层设备BNG向融合业务网关CNG方向演进,High Leverage Networks,Service Edge Definition,Converged Network Gateway,=,New Revenue Streams,+,Scalable Bandwidth,Operational Streamlining,+,7750 Service Router,Defines the CNG,BNG设备性能需求,BNG设备基本要求 全路由器设计构架,大容量，高可靠，全线速板卡，平滑升级，高可扩展性 支持PPPoE及DHCP 支持H-QoS 全业务支持，MPLS VPN, 专线，3play,3G,NGN 全面的电信级的保护机制，VRRP,FRR,NSR,NSF. 重要性能指标 超级强劲的CPU处理能力：一般需要多核CPU，同时支持4G以上内存 大于100G每槽位的业务处理能力 ：整机大于128K用户，单槽位10K用户，4M/每用户 完善的业务处理板卡，提供面向未来的增值服务：提供DPI（深入包检测），IPSec安全接入，视频和LTE移动业务网关的支持。,BNG同时支持IPOE和PPPOE,BSAN,BNG,DHCPrelay/Snooping,IPTV组播业务的层次化QoS控制,BNG应支持组播业务与单播业务数据流进行统一的层次化QoS控制，有效利用用户接入带宽资源,建立应用感知的业务控制层,Delivering on the Application Enablement vision with residential, business and mobile application assurance,MS-ISA 特性提供精细化运营方式,Per Sub,Legacy BRAS Subscriber Tunnel,Single-service (HSI),Comprehensive Service Portfolio,Per Sub,Unmanaged Service,HSI,Mb/s,kb/s,Average,Bandwidth,per,Subscriber,Redefining the Internet Experience through Application-Aware Quality of Service,HSI,Per Sub,Voice,IPTV,On-line Services,Managed Gaming,Managed Video,Managed VoIP,HSI,per-subscriber per-service per-application,MS-ISA 7750 SR BNG,Hierarchical QoS with Application Assurance,Best effort,MS-ISA 特性提供精细化运营方式-差异化VPN业务,Introduce a variety of tiered Business VPN service plans Realize new service revenue at a lower deployment cost with faster time to market Deliver VPN Service differentiation to avoid price erosion and solidify customer loyalty.,Alcatel-Lucent has the Business VPN Solution to Assure Consistent Application Performance,MS-ISA 特性提供精细化运营方式-差异化VPN业务,GE,IP VPN CIR = 30 Mb/s PIR = 30 Mb/s,GigE,CPE,SME or Large Enterprise,GE,IP VPN CIR = 30 Mb/s PIR = 30 Mb/s,GigE,CPE,Service Aware VPN,Upgrade to AA-ISA,Application Aware VPN,7750 SR/ 7450 ESS,7750 SR/ 7450 ESS,Leveraging the AA-ISA for assured delivery of business VPN service,业务控制层内容分发功能,Global content distributors,Access network,Internet POP,把用户经常访问的视频等内容Cache到边缘，节省骨干带宽，提高用户响应时间,Converged edge,Converged wireline access,Converged backbone,Multi-screen services Web and Enterprise 2.0,Residential/ enterprise gateways,Converged metro and aggregation,Converged service control,IPv6Internet,IPv4Internet,BNG支持网络从IPV4向IPV6迁移,Scenario 1: IPv6 over IPv4 (6RD) IPv6 as an overlay service Postponing end-to-end IPv6 rollout Scenario 2: Dual stack network-wide When not all services are IPv6 ready Transition: CG-NAT, L2-aware NAT Scenario 3: IPv4 over IPv6 (DS-Lite) Use when services are IPv6 ready Transition: CG-NAT in softwire concentrator,IPv4 exhaustion - Introduction of IPv6 can change the logical connectivity,IPv4AccessNetwork,6RDBorder Relay,Dual StackHomeNetwork,IPv4Internet,IPv6 AccessNetwork,SoftwireConcentrator,Softwire,NAT,IPv6Internet,Dual Stack Access & Aggr.,IPoE or PPPoE,HGW Dual Stack,IPv4 Internet,Dual Stack BNG,7750 SR,IPv6Internet,HGW DS-Lite,HGW 6RD,Dual StackHomeNetwork,Dual StackHomeNetwork,26 | IPD Solutions | March 09,IPTV 误码重传及快速频道切换,IP/MPLS,DSL GPON,IP/MPLS,RET / FCC API,BSAN,BSA,BSR,FCC/RET hierarchy across BSAN, BSA and BSR provides optimal reduction of unicast traffic and supports more homes passed for more HDTV and more multi-room deployments,Distributed, network-based FCC/RET assures a high QoE with an optimized cost,Adheres to DVB Standard for RET/FCC using RTP/RTCP Middleware independent,+10 Gb/s FCC/RET unicast bandwidth eliminated,150 Mb/s,1+ Gb/s savings,100s Mb/s savings,Distributed, network-based FCC/RET provides an 8-fold decrease in edge bandwidth， 在网络边缘提供FCC/RET从而降低了对核心网的传送压力,2.29%,DSL / PON,接入,汇聚,BNG,中央视频源,区域 视频源,IP/MPLS,数字视频插入API,广告插入 服务器,Zoned,Local,TPSDA 2.0 为运营商带来了新的业务模式,基于TPSDA2.0的IPTV广告播放模式,个性化的目的广告模式将为运营商和内容服务商带来更多的盈利增长,分布式Local/Zoned广告插入技术提供了低成本/高效率的目的广告,策略与资源控制：拥塞与业务准入控制,业务准入控制 = 业务质量与资源可用性保障 整合相关业务保障机制，确保业务所需带宽的分配是可控的 保障已经建立的业务会话不会因超预订而受到拥塞风险 通过对峰值流量下的业务优先级管理，实现对现有资源的有效利用,BTV/VoD 服务器,1st mile,2nd mile,3rd mile,视频业务通道,BSR,BSA,BSAN,Video Hub,Metro Office,Serving CO,Super Hub,<1K用户,10K用户,100K用户,IPTV,HSI,VoD,BTV,BTV,VoD,三重播放架构为减少网络拥塞提供了低成本的综合解决方案,VoIP per line,SD/HD streams,HSI CIRPIR,网络管理,BSA,BSR,BSAN,VoD BTV 视频服务器,准入控制,IPTV插件,采用IMS RACS架构实现IPTV业务准许控制,5750 SSC,用户,VoD会话准入控制 由EPG触发，通过IPTV插件配合 只能控制，端到端瓶颈检查 拓扑及网络状态感知 按点播内容设定优先级,VoD SAC,CONTROL,PLAN,用户业务策略的统一管理,业务策略控制平台 通过与网管系统的对接，能够在统一的策略控制平台上实现用户IPOE业务和PPPOE业务QoS的统一管控 通过自助服务系统和CoA技术实现用户业务策略的在线实时调整 通过ANCP技术，将策略平台的控制能力从BNG延伸到接入设备上,DSLAM /PON,/CoA,自 助 服 务,ANCP,CoA: Change of Authorization ANCP: Access Node Control Protocol,北京联通城域网业务控制层规划,1 业务控制层网络架构 2 业务控制层功能要求 3 北京联通业务控制层演进建议,北京联通业务控制层设备总体考虑,随着用户业务带宽及用户数的增大，每业务区业务流量显著增长。为覆盖日益增长的宽带业务用户接入，接入控制层架构必然向分布式及单节点大容量趋势发展。 建议PE层面设备不超过400台设备。 目前全网总167个BRAS，40台SR ，约207台业务控制层设备。 建议BRAS设备增长到约200台后，业务控制层设备应主要向布署BNG方向演进。SR扩容方向向业务区域覆盖及增加双冗余方向演进。,业务流量需求,IPTV业务中点播占的比例为1/3,组播占2/3 20M用户IPTV带宽(M*0.7+8M*0.3)*2*1/3=2.5M 10M用户IPTV带宽(M*0.+8M*0.1)*1*1/3=0.87M 4M用户IPTV带宽2M*1*1/3=0.67M IPTV/VOD的边缘节点部署在网络汇聚层，在边缘Cache未命中的情况下到核心节点取数据，未命中率为20%,业务规划,初期（2010年内）：400万线用户为HSI，2010年内10万IPTV用户，DSLAM设备承载占主要地位，PON接入方式较少。 2011年：宽带用户数量增长平缓，IPTV用户100万，PON接入方式迅速发展。接入带宽向10M/20M发展。 2012年-2013年：IPTV用户200万，PON接入技术占据主导地位，接入带宽全面20M.,IPTV业务承载建设方案,初期：由于大量用户为HSI，DSLAM设备承载仍然占主要地位，传统BRAS设备大量部署，并承载PPPoE业务。在一年内该业务是主要收入来源。SR和BRAS设备将并存。SR 承载IPoE, BRAS 承载PPPoE. 接入汇聚网负责业务分流。对PPPoE业务分流后上联本业务区BRAS设备， IPoE业务上联本业务区或其它业务区SR。SR设备在性能上满足10万IPTV用户的需求，但跨业务区需求较多，建议SR实现60个业务区覆盖。,PC,PC,PC,业务区内BRAS,本业务区/其它业务区SR,汇聚路由器,普通上网用户,精品上网用户,精品多业务用户,按业务分流,接入汇聚网,IPTV业务承载建设方案,2011年：SR和BRAS设备仍将并存。100万IPTV用户，SR设备的整体处理性能虽然能够满足业务需求，但大量的跨区上联需求，大大增加接入汇聚网压力。建议加大SR覆盖面至60个业务区，PON业务发展迅速，大量(NxGE,10GE)直连需求，同时适当扩容接入汇聚网。保证至少80个重点业务区本区上联。,PC,PC,PC,业务区内BRAS,本业务区/其它业务区SR,汇聚路由器,普通上网用户,精品上网用户,精品多业务用户,按业务分流,PON,IPTV业务承载建设方案,2012-13年:。网络向单边缘构架演进，200万IPTV用户，接入方式以PON为主，网络结构优化，弱化接入汇聚网，BRAS和SR设备实现100个业务区全覆盖，在各个业务区设置冗余BNG结构，保证接入设备的高可靠性。,FTTH,ONU,FTTB,ONU,100M,10GE,10GE,10GE,10GE,210GE,210GE,FTTH,ONU,FTTB,ONU,100M,210GE,N10GE,40XGE,核心路由器,BNG,IPTV业务承载建设方案总结,由于SR设备没有实现业务区全覆盖，在整个建设过程中，需要共同优化接入汇聚层和SR。 优化接入汇聚层：在业务开展初期比较适用，IPTV用户量较少，1000线/业务区，所以通过多业务区合设SR的方式提高网络设备利用率。同时接入设备以DSLAM的GE上联方式为主，接入汇聚设备端口汇聚作用明显（汇聚为NXGE、10GE）。 增加SR节点覆盖：在业务大规模部署，向10000线/业务区甚至更大业务量发展时，且接入方式向PON演进时，接入汇聚网逐渐失去端口和流量汇聚分流作用，SR设备需按业务区部署，实现业务区全覆盖。 总结：实现SR节点业务区全覆盖是网络向大带宽、高可靠、单边缘构架演进的保证。接入汇聚网的扩容能短时间内满足业务需求，但可持续发展性差。,实现SR节点业务区全覆盖是网络向大带宽、高可靠、单边缘构架演进的保证。接入汇聚网的扩容能短时间内满足业务需求，但可持续发展性差，建议适度扩容。,北京联通业务控制层现阶段业务承载建议,BRAS,网络实现单边缘网络构架后，所有业务由BNG承载,BNG设备性能需求及设备选择-升级BRAS设备,现网BRAS设备主要问题 早期城域网宽带拨号采用PPPoE方式，BRAS设备端口有限，如iSN8850 满配为144个FE端口，MA5200 满配为96个FE端口，同时上下行链路分开，上行链路支持GE，不能提供线速端口，支持最高并发用户数为8000线。随业务量增加，BRAS向大容量高带宽发展，如MA5200G为支持10G平台的BRAS.但仍不能满足宽带上网业务的迅速发展（大量DSLAM GE 上联需求）。 由于PPPoE处理比较复杂，传统的BRAS设备等都采用CPU来处理PPPoE协议，同时辅助ASIC或者NP进行路由的查表。其中有些设备转发也是采用CPU进行。这就导致数据控制和转发效率较低。 设备没有交换矩阵，板卡无法达到线速，设备不具被平滑升级能力。 传统BRAS不支持H-QoS,无法满足用户业务的精细化管理和灵活流量调度的需求。 不支持MPLS VPN，不能作为综合网关，提供公众用户和企业用户的统一接入 . 设备不支持NSR/NSF, Graceful restart.,可靠性低。,BNG设备性能需求及设备选择-升级BRAS设备,升级现网BRAS设备？ 基于上述传统BRAS的问题，很多厂家为适应业务发展，为BRAS设备新增了IPoE，组播支持管理，VPN 支持等功能，但由于BRAS设备自身设计理念的问题，在BRAS上部署上述功能时存在很多问题。 缺少高可靠性解决方案，多业务承载性能下降。 设备没有交换矩阵，组播性能较差，设备不具被平滑升级能力。 仅支持整机DHCP保护限速，不支持VLAN的DHCP DDOS防护。 在DHCP情况下，不支持用户冗余备份，不具备异常下线检测功能，导致用户下线仍占用IP地址,由于BRAS设备设计理念和BNG设备要求的差异，导致BRAS设备升级后仍然不适合作为BNG来承载业务,现网SR设备具备多业务提供能力，只需要增加PPPoE支持方面的能力就可以满足 BNG设备的需求。 同时能够支持PPPoE/IPoE/VPN等多种业务，在现有SR设备上只需扩充相应的IOM和MDA就可以开启BRAS业务，有较大的成本优势 SR的HS-MDA单板卡支持20K用户，每个用户可以有8个队列，整机支持128K并发用户 SR是业界第一个50G平台（IOM3）的BNG设备。 内置AA-ISA卡，提供深度包检测功能，能够监测每个用户的每种应用并加以控制，比如P2P，Skype，BT等。 SR上所具备丰富的QoS特性为多业务承载提供完善地保证 SR具备业界领先，真正电信级的可靠性和安全性： 不中断路由和不中断业务技术保证PPPoE Sessions在主控卡切换的时候不中断 业界最完善的防DOS攻击体系，主控卡上具备硬件防火墙能力，能够基于每用户Session提供防DOS攻击能力。 业界最为领先的IPoE业务能力，在全球的一线运营商如AT&T都有大量的IPoE的成功应用案例。,BNG设备性能需求及设备选择-升级SR设备,升级SR作为BNG是成功的选择,网通169骨干网,互联路由器,10G,互联路由器,NX10G,NX10G,BNG,BNG,BNG,BNG,IPTV/VOD Server,PC,PC,OLT,NGN VPN,NGN承载网,北京联通BNG多业务目标承载方案,LNS,PC,神眼系统,