【YD通讯标准】 基于 FDN 的宽带客户网络应用场景和需求

ICS33.030
中华人民共和国通信行业标准
YD/T3019-2016
基于FDN的宽带客户网络
应用场景和需求
ScenariosandrequirementsofBroadbandCustomerNetworkinFutureDaNetwork2016-01-15发布
2016-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前言
1范围·
2规范性引用文件
3缩略语*
4宽带客户网络需求分析.
4.1宽带客户网络概述*
4.2宽带客户网络承载的业务：
4.3宽带客户网络的现存问题
5宽带客户网络引入FDN的必要性6基于FDN的宽带客户网络功能架构6.1功能架构
6.2功能模块·
7基于FDN的宽带客户网络应用场景和部署需求7.1
概述·
家庭网络场景及部署需求
企业网络场景及部署需求
其他需要考患的问题
YD/T3019-2016
YD/T3019-2016
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中国电信集团公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、武汉烽火科技集团有限公司、上海贝尔股份有限公司。本标准主要起草人：解云鹏、史凡、王丽星、刘志伟、杨
HTiKAoNiKAca
1范围
基于FDN的宽带客户网络应用场景和需求YD/T3019-2016
本标准规定了未来数据网络（FDN）中宽带客户网络业务需求、网络功能架构、应用场景及部署需求。
本标准适用于基于FDN的宽带客户网络。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。未来数据网络（FDN）应用场景和要求3缩略语
下列缩略语适用于本文件：
Application Layer Gateway
Broadband Remote Access ServerContent Delivery Network
Dynamic Domain Name Server
Digital SubscriberLineAccessMultiplexerEMS
Element Management System
Ethernet Passive Optical NetworkFiber To The Bulidging
Fiber To The Office
Gigabit-Capable PON
Internet Protocol TelevisionMulti-Service Edge
Network Address Translation
Optical Line Terminal
Plain Old Telephone Service
Symmetric Multi-Processing
Service Router
Universal Plug and Play
Virtual Private Network
Digital Subscriber Line
应用层网关
宽带远程接入服务器
内容分发网络
动态域名服务
数字用户线路接入复用器
网元管理系统
基于以太网的无源光网络
光纤到楼
光纤到办公室
Gbit/s级PON网络
交互式网络电视
多业务边缘路由器
网络地址转换
光线路终端
普通老式电话业务
对称多处理结构
业务路由器
通用即插即用
虚拟专用网络
各种类型数字用户线路的总称免费标准bzxz.net
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4宽带客户网络需求分析
4.1宽带客户网络概述
宽带客户网络是为了满足家庭或企业用户的特定需求而组建的，为用户提供相关业务与应用的网络。按照面向用户的类别不同，可分成面向家庭用户的家庭宽带客户网络和面向企业用户的企业宽带客户网络。
宽带客户网络与IP网络的连接关系如图1所示。网关管理系统
宽带客广网络
以太网线
双绞线
！以太网线
交换机
其他业务平台
软交换
图1宽带客户网络在IP网络中的位重IP网
宽带客户网络通过网关设备接入IP网络，同时连接业务平台（如软交换平台、IPTV平台、CDN平台等）和管理系统（网关管理系统、EMS等）。网关设备是宽带客户网络和IP网络的核心互联设备，是客户内部网络的互联中心：网关管理系统是网关和相关业务的部署和控制平台，可以支持对网关设备的远程管理、远程维护、业务加载、业务开通、统计分析、故障诊断、版本管理和远程升级等功能：EMS（网元管理系统）用于接入网络（如EPON、GPON、xDSL等）相关的物理层及链路层的配置及管理。在宽带客户网络内部，PC、电话、PAD等终端可以通过以太网、无线局域网等多种方式与网关设备互联。
4.2宽带客户网络承载的业务
4.2.1互联网访问业务
互联网访问业务是宽带客户网络承载的最基本的业务，用户可在具备有线宽带接入（FTTH、FTTB+LAN和FTTB+DSL等）或无线宽带接入（WiFi、3G等）的环境下，通过家庭网关或企业网关出口访问互联网相关业务。
4.2.2客户内部组网业务
客户内部组网业务是通过家庭网关或企业网关，采用网线、USB、WFi、蓝牙等方式实现家庭内部设备（如笔记本电脑、机顶盒、摄像头、传感器等）或企业内部设备（如PC、交换机、打印机、路由器等）的有线及无线组网。
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4.2.3IPTV业务
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IPTV业务即交互式网络电视，是利用宽带有线电视网向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务。用户在家可以通过计算机、网络机顶盒+普通电视机或移动设备（手机、平板电脑等）享受IPTV服务。同时IPTV还可以非常容易地将电视服务和互联网浏览、电子邮件以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起，为用户提供多样化的业务能力。4.2.4视频通话业务
视频通话业务是基于高带宽互联网实时传送语音和图像（用户的半身像、照片、物品等）的一种业务。视频通话不但可以满足用户通话需求，还可以满足用户视觉上的感受。用户通过视频电话可以很方便地看到通话双方的动作及表情，通话双方可以像面对面交流那样方便、有效地进行沟通。4.2.5视频监控业务
视频监控业务是物联网的典型应用之一，是向家庭用户或企业用户提供的，基于宽带互联网络与楼动网络实现的包含视频远程监控、传输、存储、管理在内的新型应用增值业务。用户可通过PC电脑、手机等设备，远程实时查看家庭或办公环境视频，控制网络摄像机（IPC）实现拍照和录像，另外还可实现报警联动，用户能够以短信、彩信、邮件等方式接收报警信息。4.2.6VPN业务
VPN是在互联网上构筑虚拟网，实现内部文件共享、流媒体和组播、VoIP、桌面视频会议等能力并保证数据在Internet上传递的安全性。VPN业务的需求主要来自企业客户，一个需求是实现异地的企业分支的透明互联：另一个需求是实现企业外部的员工远程访问企业内部网络，实现移动办公，如企业Web门户访问、企业邮件、文件共享等。4.2.7安全业务
家庭或企业用户的安全风险主要来自网络的攻击，家庭或企业网关提供的安全业务主要解决基本的网络安全问题，例如具备基础的防火墙功能，同时还可以监测内部网络端口，阻断因为安全问题而滥发攻击性流量的PC
4.2.8带宽管理业务
带宽管理业务需求主要来自企业客户。企业内部网络常常因为员工使用P2P下载、在线视频等软件导致网络拥塞，而企业的核心业务得不到保障。带宽管理可以按照一定的策略为企业关键应用提供网络保障，保证企业业务的开展。
4.2.9安防业务
安防业务是基于宽带网络提供的安全防护增值业务。用户可利用前端探测器对指定区域进行安全检测，在检测到异常情况（包括各种非法侵入，燃气/火警报警、紧急求助等情况）时，探测器以无线方式与家庭网关或企业网关交互，网关可现场发出警笛报警信号，并通过宽带网络上报到安防监控业务平台，联动家庭或企业内的网络摄像机进行拍照，录像，同时以短信等方式将相关报信息发送到用户手机。4.2.10家庭网络存储
家庭网络存储是基于宽带网络提供的个人数据存储。用户将个人或家庭的照片、视频等存储在家庭或特定地点的数据服务器，用户可以通过宽带访问数据服务器。数据服务器发起数据读取的终端有鉴权能力，同时能够根据终端的物理特征，位置特征进行记录和分析，结合用户登录鉴权属性等保证数据安全，不被仿冒使用。
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4.3宽带客户网络的现存问题
目前网络中已经部署了大量的宽带客户网关（包括家庭网关和企业网关），这些设备与运营商提供给用户的业务（如IPTV、VoIP等）耦合度很高，随着业务的快速更新以及新业务的不断涌现，宽带客户网关逐渐暴露出越来越多的问题，主要有以下几点。1）配置管理较复杂，运维难度大：现有宽带客户网关型号种类多，需要配置的参数也相对复杂，给开通和维护人员带来很多困难，网关配置以及软件版本管理工作变得越来越繁重，宽带客户网关维护成本逐年增加。
2）功能性能要求高，成本上升快：随着业务的逐步开展，家庭和企业用户对宽带客户网关的功能要求越来越多，性能要求越来越高，造成宽带客户网关成本的快速上升，增加了运营商和最终用户的使用成本。
3）设备长期在线，电力能耗高：大量宽带客户网关的长时间在线以及高负荷运行，带来了大量的电力能源消耗。
4）新业务引入周期长，网络演进慢：运营商提供新业务时需要对海量的宽带客户网关进行升级，如果涉及网关硬件升级，还需一一上门更换，升级周期长，升级成本高，网络平滑演进变得十分困难。5宽带客户网络引入FDN的必要性FDN是基于软件定义网络和网络虚拟化等技术发展趋势，参考SDN架构但不仅限于SDN采用的技术，可支持网络虚拟化、设备软件化、资源共享化等新型网络能力。宽带客户网络引入FDN，能够解决现存的主要问题，简化宽带客户网络配置和管理维护、降低软硬件成本并提高业务的创新速度，提升客户侧网络设备的虚拟化能力，实现软硬件松耦合，为最终用户提供一个简化的二层网络环境以及一个高效的业务应用环境，同时为运营商提供更丰富的业务能力和更灵活的部署、配置、维护能力。基于FDN的宽带客户网络具有如下特征：1）网络虚拟化：控制器控制的客户网络被虚拟化成一个逻辑的网络设备，网络的拓扑发现、路径建立、业务部署全部由控制器实现，网络配置及业务部署更为简单；2）集中控制化：转发控制分离，控制面上移且集中，转发设备简化成二层设备，设备成本和功耗得到降低：
3）网络可编程化：从应用层面看，下层网络被抽象出来，网络具备可编程性，易于实现新业务的引入以及设备升级，有助于网络平滑演进；4）网络智能化：通过控制器的集中控制实现快速故障定位，提高网络的可靠性，基于FDN的客户网络组网模式如图2所示。引入FDN之后，宽带客户网络的控制面与转发面分离，可被FDN控制器管理的内网设备（如家庭网、企业网关等）的控制面功能及业务处理功能从原有设备中分离出来，进行虚拟化后迁移到网络侧，这些设备本身仅保留物理接入接口（WAN、LAN、USB、wireless、POTS等）以及数据面二层转发。基于FDN的客户网络主要包括以下4个平面。，转发平面：主要实现数据面的二层转发。目前转发面的数据流转发需兼容现有协议，以实现与现有网络兼容，后续可逐步向openflow流表转发演进。●控制平面：主要做业务级的控制平面定义，完成网络拓扑的发现，业务抽象，配置下发等。同时为应用平面以及网管平台提供可调用的北向接口。A
HiikAoNnikAca
●应用平面：主要包括虚拟后的业务功能以及由第三方提供的各种应用及业务。·管理平面：主要提供对转发设备的网元级管理功能。应用平面
控制平面
转发平面
家庭/企业客户应用
FDN控制器
家庭/企业网关
内网设备
家庭/企业
内部网络
图2基于FDN的客户网络组网模式6基于FDN的宽带客户网络功能架构6.1功能架构
理平面
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宽带客户网络引入FDN后，宽带客户网络中原有的控制面功能及业务处理功能虚拟化后的迁移到网络侧，FDN控制器负责对整个宽带客户网络（包括虚拟业务功能池）进行统一管理及控制，宽带客户网络中的网络设备变为转发节点，只保留部分控制面功能（如拓扑发现和网络基本连通性）。如图3所示。AF
客广网络！
客户应用/业务编排
登源管理
割协设
策略计算
FDN控制器
控制代理管理代理
转发节点
控制代理管理代理
转发节点
控制代理
管理代理
转发节点
配置管理
性能管理
故障管理
安全管理
虚拟业务功能池
客广网络2
控制代理管理代理
转发节点
控制代理」管理代理
转发节点
图3基于FDN的客户网络功能架构FF
控制代理管理代理
转发节点
FDN控制器一方面与虚拟业务功能池交互实现传统网关上的网络及业务功能，另一方面向第三方应用（家庭/企业客户应用）及编排层开放编程接口，提供API编程接口，用于第三方应用利用FDN控制器获取网络资源（如网络拓扑），提供针对网络的诊断，故障定位，性能监控等应用，以及未来创新的应用。同时，FDN控制器还向网关管理平台提供北向接口，用于网络的业务部署、监控、故障处理、故障定位等功能。从实现上来看，FDN控制器可以单独部署在独立的服务器，也可以直接部署在城域边缘网络设备（如MSE/BRAS/SR）上。
转发节点通过控制代理模块接受FDN控制器的控制和上报本身的资源和状态（如端口等），同时通过管理代理模块提供传统的网关管理平台北向接口。5
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6.2功能模块
宽带客户网络抽象架构主要包括五大类功能：虚拟化功能（VF）、控制器功能（CF）、转发节点功能（FF）、网管平台功能（MF）、应用及业务编排功能（AF）。6.2.1VF模块
VF主要是实现网络功能虚拟化，即对宽带客户的网络及业务功能进行虚拟化抽象。进行虚拟化的网络及业务功能主要包括与业务相关的控制管理功能以及路由功能，如防火墙、NAT、IPv4/IPv6地址管理、DDNS、ALG、UPnP、设备管理、故障诊断等，而其他功能如物理接口（上行WAN接口、下行LAN接口、语音接口、USB接口）、WLANAP、二层转发功能等均保留在原网关侧实现。6.2.2CF模块
CF需要完成网络拓扑收集，网络资源统一管理和业务调度处理，根据业务诉求为每个转发节点生成转发表项或流表项，并安装和下发到各转发节点。CF主要包括如下模块。1）资源管理模块：收集网络中转发节点、转发节点的端口、拓扑资源。其他功能模块可以利用资源管理模块收集的资源进行计算路径、部署业务、生成转发表项等，并对网管和第三方应用开放网络资源编程和管理接口（如RESTful）。2）策略计算模块：利用资源管理模块和业务抽象模块收集的资源、计算策略路径，可以支持动态或静态两种方式。
3）控制协议模块：提供对转发设备的控制协议（如Openflow、SNMP等），与转发节点建立控制协议连接。其他功能模块可以通过控制协议对转发节点进行控制。4）管理支撑模块：提供基本的故障告警管理工具（如ping、tracert等）。6.2.3FF模块
FF负责向控制器发起注册，收集本地拓扑并上报信息，同时接受CF配置的业务流转发指令并转发业务。FF包括如下模块：
1）控制代理模块：与FDN控制器建立控制通道，维护与FDN控制器之间的控制协议，负责与FDN控制器建立和维持控制协议连接：负责向FDN控制器注册、上报信息、收集本地拓扑：接受FDN控制器下发的控制信息和转发表项，并下发到转发面，指导转发。2）数据平面模块：对报文进行转发和处理。3）管理代理模块：提供对转发节点的调试诊断接口以及设备管理功能，向网管提供设备管理的接口（如电源、电压、单板等）。
6.2.4MF模块
MF用于宽带客户网络的业务部署、监控、故障处理，故障定位等功能，同时可通过管理通道直接管理转发节点或者通过FDN控制器进行间接管理。由于转发节点的控制面已经上移到控制器，因此转发节点对网管只提供对转发节点设备本身的设备管理功能。MF包括如下模块：
1）配置管理模块：实现对网元端口，OAM、设备开级等的配置：2）故障管理模块：提供对告警（如单板重启、温度超阈值等）的采集、显示、存储、处理、查询、同步等功能。
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3）性能管理模块：实现对各层面对象（子网，网元，端口等）性能的监测，门限管理和数据处理（上报、查询、统计、存储等）。
4）安全管理模块：用于实现用户角色管理、日志管理以及访问权限控制等。6.2.5AF模块
AF主要包括两方面功能：
1）根据应用需求计算出所占用虚拟资源的需求，并向虚拟资源功能池发出申请，进行虚拟资源创建，生成一个或多个逻辑业务模块。2）根据应用需求对虚拟业务功能池中的业务模块进行分类、取舍、排序，编排形成一个或多个业务链（ServiceChain）模版
7基于FDN的宽带客户网络应用场景和部署需求7.1概述
基于FDN的宽带客户网络中，由于各网元多采用软件+通用服务器的方式实现，部署方式上比较灵活，比如，业务编排层可以与FDN控制器合并部署或分离部署，同样，FDN控制器可以单独部署在独立的服务器，也可以直接部署在城域边缘网络设备（如MSE/BRAS/SR）上。由于家庭及企业客户的业务相对简单，因此本标准只对FDN控制器和业务编排层独立部署在同一台服务器上的场景需求进行了规定，其他场景的部署需求可参照此标准，7.2家庭网络场景及部署需求
7.2.1应用场景
基于FDN的家庭网络应用场景如图4所示：将位于用户家中的家庭网关设备中的部分三层转发和业务功能上移到网络侧，将留在用户家中的设备简化为以二层功能为主，后续新增的业务功能尽量在网络侧实现。这样可以降低对网关要求，减少对家庭网关的配置从而降低用户侧故障率，同时避免对网关频繁升级引起的故障以及硬件、软件成本增加，利于家庭网络的平滑演进。PC
FDN控制器
虚拟功能服
7.2.2FDN控制器部署需求
家庭网关
图4基于FDN的家庭网络场景
或网线—安防视频
线一IPTV
无线网络
智能家居
FDN控制器主要以软件的形式存在，其技术要求见《未来数据网络（FDN）应用场景和要求》中6.5.3节的内容。从部署角度看，FDN控制器可以部署在接入网设备侧：可以部署在城域网边缘；也可以依据功能的不同，划分为不同的子功能控制器，同时部署于运营商网络的各个适合的位置。1）部署的操作系统需求：
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a）FDN控制器部署可以跨平台，应支持Windows/Linux/Unix操作系统：b）支持虚拟内存管理，支持多用户、多任务、多进程和多线程；c）支持完全对称多处理器SMP：d）应提供图形化的系统管理工具：e）支持在线诊断和软硬件的自动错误记录，在电源故障或其他紧急情况下可提供自保护和自恢复，2）单独部署的最低硬件配置需求（按1000用户，每用户10Mbit/s带宽规模）：a）Intel四核CPU，主频3.3GHz（或等同配置）；b）8GB内存：
c）100GB硬盘/闪存。
3）部署模式需求：
应支持单控制器模式和多控制器模式。在多控制器模式下，应支持控制器主备模式以及控制器集群模式。
主备模式下，具备穴余和负载分担机制，关键模块采用余配置，发生故障后能够快速切换，倒换后保证数据完整和一致，保证系统无单一故障点。支持异地备份，当工作设备所在地区发生各种灾害而导致系统瘫痪时，应能启动另一地区的备份设备继续提供服务。集群模式下，每个控制器都应同时处于工作状态，并根据配置的情况运行相同或者不同的应用（或应用模块），以保证控制器资源的充分利用。4）数据库的部署需求：
a）支持主流厂商的硬件平台及操作系统平台：b）支持主流的网络协议（如TCP/IP、IPX/SPX、NETBIOS及混合协议）；c）具有良好的开放性，支持异种数据库的互访：d）支持分布式事务及两阶段提交功能：e）具有支持并行操作所需的技术（如多服务器协同技术、事务处理的完整性控制技术等）：f）支持联机事务处理（OLTP），要求能够实现数据的快速装载、高效的并发处理和交互式查询：g）支持C2或以上级安全标准、多级安全控制：h）支持数据库存储加密及相应元余控制：i）支持一定的容错能力、错误恢复能力、错误记录及预警能力；j）应避免数据库死锁的出现，一旦死锁能够自动解锁。5）部署的安全需求：
a）具备电信级可靠性：
b）支持电源、I/O设备、存储设备的热插拔：c）具备防攻击、防病毒等安全防护能力；d）具备完备的安全认证机制，防止未授权用户的非法访问。6）部署的供电及环境需求：
a）220V，50Hz交流电压供电，波动范围为100V~240V，变化范围为5%，线电压波形畸变率小于5%
b）温度：5C~45℃
c）相对湿度：10%～90%。
7）部署的管理需求：
FDN控制器应支持向第三方应用开放以下管理能力：a）增加FDN控制器：
b）删除FDN控制器：
c）启动FDN控制器：
d）停止FDN控制器：
e）在线升级：
f）上报FDN控制器相关信息，包括名称、版本、供应商、当前运行状态等。7.2.3虚拟业务功能池的部署需求YD/T3019-2016
虚拟业务功能池以软件形式存在，可单独部署在独立的物理服务器上，也可以与FDN控制器部署在同一台物理服务器上。
1）部署的操作系统需求：
同7.2.2中1）相关需求。
2）单独部署的最低硬件配置需求（1000用户，每用户10Mbit/s带宽）：a）Intel八核CPU，主频3.3GHz（或等同配置）：b）32GB内存：
c）400GB硬盘/闪存。
3）部署模式需求：
同7.2.2中3）相关需求。
4）数据库的部署需求：
同7.2.2中4）相关需求。
5）部署的安全需求：
同7.2.2中5）相关需求。
6）部署的供电及环境需求：
同7.2.2中6）相关需求。
7.2.4转发设备部署需求
转发设备采用通用硬件架构实现，其技术要求见《未来数据网络（FDN）应用场景和要求》中6.5.2节的内容。从部署角度看，具体部署需求如下：1）部署的操作系统需求：
支持Windows/Linux/Unix操作系统中的一种或多种。2）部署的最低硬件配置需求（每用户10Mbit/s带宽）：a）Intel双核CPU，主频2.7GHz（或等同配置）：b）2GB内存：
c）20GB硬盘/闪存。
3）部署的供电及环境需求：
同7.2.2中6）相关需求。
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