2024年宽带网络核心网（BNC）技术白皮书.pdf

宽带核心网（BNC）白皮书宽带核心网（宽带核心网（BNCBNC）技术白皮书技术白皮书中国联合网络通信集团有限公司2024 年 7 月宽带核心网（BNC）技术白皮书目录目录一、宽带业务发展的新机遇、新挑战.2（一）新机遇.2（二）新挑战.3二、重构固定宽带网络架构，面向业务一体化运营.6（一）固定宽带网络架构及存在的问题.6（二）重构固定宽带网络架构.7（三）宽带核心网（BNC）发展愿景.10三、宽带核心网（BNC）技术演进.11四、宽带核心网（BNC）系统架构.15（一）管理面.151 网元管理.162 业务编排.163 智能运维.164 数字孪生.16（二）控制面.171 接入控制.172 智能策略.17宽带核心网（BNC）技术白皮书3 智慧运营.184 服务化架构.18（三）用户转发面.211 转发控制.212 智能感知.223 安全自愈.22（四）智能算力底座.22五、宽带核心网（BNC）关键技术.24（一）转控分离.24（二）服务化架构.25（三）信令化业务控制.27（四）用户永远在线.281 CP 异地 1+1 热备.282 双 CP 中断极限逃生.293 UP 异地温备池化.29（五）内生网元智能.301 智能应用识别.322 智能流量转发策略.33宽带核心网（BNC）技术白皮书3 智能业务质量分析与保障.33六、宽带核心网（BNC）业务场景.36（一）典型组网方案.361 UP1+1 温备模型.362 UP3+1 温备模型.36（二）典型业务场景.381 专线信令化承载.382 智能业务加速.403 IPv6 浓度分析.414 绿色上网服务.425 用户边缘云网一体服务.426 政企固移融合边缘云业务.427 企业专线移机不换 IP 地址.438 智算业务入算服务.44七、未来展望.46附录 I 缩略语列表.47宽带核心网（BNC）白皮书-1-前 言我国“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要将未来网络作为六大未来产业之一，未来网络是新质生产力的重要组成部分。建设更快捷、更智能、更安全的下一代互联网，提供高品质、高安全、可定制的差异化服务成为未来网络的演进方向。宽带网络作为我国经济社会发展的战略性公共基础设施，是实施网络强国、数字中国战略的重要承载底座。随着新一轮科技革命和产业革命不断深入，宽带业务从单一型的 ToH 互联网上网业务向复合型的 ToB/ToH 业务转变。业务场景多元、业务需求多变，需要宽带网络提供更灵活的业务控制能力、更快速的业务创新能力、更安全的业务保障能力。中国联通基于业务需求的变化和以客户为中心的经营理念，提出“宽带核心网”概念，将宽带网络的核心能力从业务接入能力转变为业务控制、创新和运营能力，并逐步向“移动核心网”能力看齐。本白皮书分析了宽带业务发展面临的新机遇和挑战，提出基于服务化架构和智能算力底座，构建灵活、高效、智慧、安全的宽带核心网的发展愿景，并对宽带核心网系统架构、关键技术做了详尽介绍。白皮书还探讨了宽带核心网多样化的典型业务场景，为宽带业务创新和方案设计提供参考。最后，白皮书对宽带核心网未来发展作出展望，同时诚邀业界同仁携手并进，共同推进面向 6G 的空天地固移融合网络演进，为推动互联网 2030、实现网络强国和数字中国贡献力量。宽带核心网（BNC）技术白皮书-2-一、一、宽带业务发展的新机遇、新宽带业务发展的新机遇、新挑战挑战随着互联网的快速不断发展和智慧家庭终端的大规模普及，中国三大运营商在宽带智能业务上的探索都取得了显著的进展。截至2024 年 2 月，我国固定宽带用户数达 6.43 亿户，其中 FTTH 用户占比 95.4%，百兆以上用户占比 94.5%。城乡差距急剧缩小，东中西部渗透率差异小于 1%，基本实现宽带互联网接入平权。近年来，智慧家庭增值业务逐渐成为运营商宽带收入的增长引擎。随着互联网应用和物联网的发展，对宽带网络提出大量的新需求，也给运营商宽带网络运营带来新的机遇和挑战。（一）（一）新机遇新机遇从政策层面看从政策层面看：随着“新基建”战略的深入实施，5G 网络和宽带网络已经实现从百兆向“双千兆”升级，“双千兆”也成为支撑经济社会高质量发展、构建新发展格局的新型基础设施的关键环节。工信部通过持续开展“千兆追光计划”等活动，深入推进千兆光网创新应用，强调加快千兆行业专网建设，围绕工业、教育、医疗等重点领域，开展典型场景建设应用试点示范。宽带网络面临新的发展机遇，通过固移融合、边缘云网协同等业务创新，不仅提供家庭用户互联网连接，还将在工业互联网、智慧城市和智慧乡村等领域发挥重要作用。从互联网演进看：从互联网演进看：下一代互联网将以 IPv6 为基础协议，国内移动互联网的 IPv6 流量占比已超 60%，固网互联网 IPv6 流量占比达宽带核心网（BNC）技术白皮书-3-到 20%。宽带网络作为固网互联网的用户触点网络，是推动互联网向 IPv6 演进的关键，宽带网络需要加强从终端到网关优先支持 IPv6访问的能力，并加速优化 IPv6 业务性能。未来网络将是空天地一体化的网络，以“星链”为代表的卫星互联网已经显示出巨大的生命力，我国近年持续大力发展卫星互联网。IMT-2030 提出的 6G 网络愿景中，明确提出空天地立体广域覆盖通信网络提供泛在联接的方向，因此，固定宽带网络面临向空天地融合网络发展的新机遇。从业务需求看：从业务需求看：随着政策的驱动、IPv6 技术的推广、互联网新应用和中/高速物联网的发展，人们对于固定宽带网络的诉求从简单的家庭互联网连接，向家庭、政企、园区等复合型应用场景的方式转变，向固移融合的互联网服务转变。从传统的语音、电视、互联网应用向人人/人机/现实与虚拟间文本、语音、图像、视频、语义等多种模式应用演进。多元化的业务场景、多变的业务需求，需要宽带网络提供更灵活的业务控制能力、更快速的业务创新能力，以及更安全的业务保障能力。（二）（二）新挑战新挑战新的发展机遇，给当前宽带网络技术和运营组织体系带来诸多新的挑战。运营理念的挑战运营理念的挑战：宽带业务场景和需求多元化，要求运营商从面向网络建设和运维向面向业务和客户服务转型，对宽带网络的架构和宽带核心网（BNC）技术白皮书-4-运营模式都带来巨大的挑战。服务体验的挑战服务体验的挑战：尽管宽带技术不断进步，但针对不同用户、不同业务的不同颗粒度的差异化服务能力较弱，宽带逐渐被管道化。如何让网络与业务深度耦合，提供更高效、更稳定的服务，提高不同客户的服务体验成为运营商面对的新挑战。服务能力的挑战：服务能力的挑战：业务场景从传统的家庭上网，向家庭组网（FTTR 等）、智慧家庭（视频监控、家居/家电遥控、资源共享等）、专项应用质量保障（办公业务保障、视频和游戏保障等）、绿色安全上网、边缘云网服务等多元化业务转变；从传统的企业上网，向智能制造、工业互联网、智慧社区、智慧城市、智慧医疗、远程教育多场景转变。对运营商快速业务创新能力、差异化端到端网络资源调配、边缘算网融合等业务控制能力、智能自动化的运营服务能力提出了更高的要求。智能运营的挑战：智能运营的挑战：运营商的运营理念正从面向网络 KPI 的运营，向面向用户和业务的价值运营转变，需要宽带网络有更高阶的智能化技术和平台，提供更强的业务识别、判断、智能分析和策略部署能力，从而实现差异化保障能力，为用户、业务提供更好的应用体验。运营能效的挑战运营能效的挑战：随着技术的进步，宽带网络设备容量越来越大、能力越来越强，如何优化网络架构和传输方案，降低运维复杂度，提高网络可靠性和性能，并同步减少网络单位能耗和成本，是运营商面宽带核心网（BNC）技术白皮书-5-临的又一挑战。网络安全的挑战：网络安全的挑战：2023 年我国遭受恶意软件攻击总次数达281.4 亿次，比 2022 年的 246.3 亿次增长了 14.3%，用户的个人隐私和信息安全面临风险；网络安全法对互联网内容治理做出明确的规范，但仍有大量不良内容以多种方式充斥互联网；随着网络应用的广泛和深入，网络安全威胁也在不断增加，为客户提供更有安全保障的互联网连接和服务也成为运营商宽带网络发展面临的一个重要课题。宽带核心网（BNC）技术白皮书-6-二、二、重构固定宽带网络架构，面向业务一体化运营重构固定宽带网络架构，面向业务一体化运营（一）（一）固定宽带网络架构及存在的问题固定宽带网络架构及存在的问题在运营商网络中，固定宽带网络常常分为终端、宽带接入网、IP城域网、运营支撑系统四大部分，如图 1 所示。图 1 传统固定宽带网络架构宽带接入网主要完成面向客户的接入。目前国内运营商已经全面实现全光接入，PON 是主要的宽带接入技术。BNG 设备是宽带接入网和互联网的衔接点，通常采用分布式部署模式，分散部署在城域网中的汇聚节点。在功能上 BNG 是用户注册和接入互联网的门户，是控制用户接入网络和接入能力的策略执行点。但在网络结构上，BNG 设备是 IP 城域网的边缘设备。运营商对BNG 的网络属性比较关注，但对 BNG 作为用户接入网关的业务属性相关的研究较少。网络运营支撑系统通常包括：1)用户认证鉴权和计费系统（一般称为 AAA 系统），是用户接入网络和接入能力策略控制点。宽带核心网（BNC）技术白皮书-7-2)地址分配系统，在传统的网络架构中，针对 PPPoE 业务，由 BNG 在配置规划好的地址池中随机为用户分配地址；针对IPoE 业务，一般由 DHCP 服务器为用户分配地址。3)面向网络运维的终端和网络管理系统，面向业务运营的服务开通系统、号线系统等，分属不同的专业管理。随着业务和应用的发展，传统宽带网络架构不利于面向业务运营的问题愈发突出，主要表现在：1)传统分段化宽带网络组织管理模式下，不同专业间协同困难，网络采用预配置模式，面向业务需求的灵活调度和调整能力弱。2)缺乏集中、完善的网管系统和业务控制系统，面向业务的运营手段不足，新特性/技术引入需要设备逐台整机升级，变更全局业务策略时配置周期长、设备版本多、功能差异大。3)BNG 分布式部署，未部署整机保护和跨机房保护手段，单机故障将导致数万用户业务中断，安全隐患大。4)不同区县业务分布不均，不同 BNG 设备承载的用户数、流量差异较大，设备整体效能低（设备板卡、端口利用率较低，IPv4 地址资源使用率较低）。（二）（二）重构固定宽带网络架构重构固定宽带网络架构面对业务发展的挑战和网络存在的问题，中国联通提出对宽带网宽带核心网（BNC）技术白皮书-8-络架构进行重构，将“光接入网+BNG+网络运营支撑”重构为端到端“宽带网络”，实现宽带网络端到端一体化运营，重构后的宽带网络架构如图 2 所示。图 2 端到端宽带网络架构重构后的宽带网络架构中，BNG 从 IP 网络中的一个网元，结合宽带网络的业务控制能力，演进为宽带网络的核心网，这不仅仅是网元专业归属的调整，更是宽带网络基于面向业务运营的理念，实施的一个重要技术创新。新型宽带网络架构的核心特征包括：1)运营组织架构重构：运营组织架构重构：将“光接入网+BNG+网络运营支撑”由多个不同的运营专业重构为“宽带网络”专业，实现宽带网络一体化的规建维优营。2)打造宽带核心网（打造宽带核心网（BroadbandBroadband NetworkNetwork CoreCore，BNCBNC）：BNC 定位为固网宽带业务的控制中心和基于用户会话策略的分流锚点，BNC 是新型宽带网络的最重要的能力中心；BNC 控制面云化，采用服务化架构，不仅包含宽带接入网关(BNG)、宽带核心网（BNC）技术白皮书-9-AAA/DHCP 等网络功能和业务能力，还包含业务和网络体验智能感知、网络和服务内生安全等新的服务能力，服务化架构下各个核心网功能网元间高效协同为客户提供服务。3)数据驱动、智能内生：数据驱动、智能内生：新型宽带网络增强对网络和业务数据的采集能力，引入人工智能技术，构建智能算力底座，提供业务层、网络层、管理层多级智能，实现网络智慧运维、业务智慧运营，进而增强 NaaS 服务能力。4)网络即服务（网络即服务（NetworkingNetworking asas a a ServiceService，NaaSNaaS）：通过打造宽带核心网，将宽带网络的核心能力从业务接入能力转变为业务控制、创新、运营能力，推动业务和产品创新，提升面向业务和客户的服务能力，提升网络即服务的运营能力，NaaS 不仅仅将宽带网络的互联网接入连接作为一种可配置的基础服务，而且还能通过智能的控制平面，基于标准化的网络能力 API 接口，将网络的能力开放给上层应用，通过上层应用的调用和集成，为客户提供融合信息服务（例如算网一体服务、端到端可编程服务、高吞吐低时延端到端入云服务等）。5)向空天地一体化演进：向空天地一体化演进：宽带网络和移动网络均为互联网的接入网络，宽带网络逐步向移动网络架构及能力看齐，以服务化架构的核心网为起点，为未来固定网络和移动网络、卫星互联网等融合，实现空天地一体化网络演进打下基础。宽带核心网（BNC）技术白皮书-10-6)高可用性：高可用性：宽带网络将从网络结构、安全、自愈、弹性扩展等方面进行技术和方案的创新，全面提升网络的可用性。（三）（三）宽带核心网（宽带核心网（BNCBNC）发展愿景）发展愿景通过宽带核心网技术创新，实现从终端到互联网网关、从业务到网络的宽带网络端到端一体化调度、编排；面向差异化需求的快速产品创新和策略组合实现“端网业”高效协同；与人工智能技术相结合，实现宽带网络的立体化端到端（终端、接入网、核心网）智慧运营；与边缘云、5G 网络、承载网和新型数据中心协同，提供算网一体化服务。宽带核心网（BNC）技术白皮书-11-三、三、宽带核心网（宽带核心网（BNCBNC）技术演进）技术演进宽带核心网以 BNG 为基础，融合宽带网络业务控制功能，是宽带网络的核心。其中 BNG 自互联网技术发展以来，面对固网宽带业务形态和需求持续快速变化，经历了四次较大的功能和技术演进阶段，如图 3 所示：图 3 BNG 架构演进1)1)第一阶段：第一阶段：BRASBRAS 阶段阶段BRAS是宽带接入服务器（Broadband Remote Access Server）的简称。BRAS 初期主要面向 xDSL 接入方式，转发内核早期采用ATM 协议，受限于 ATM 架构，BRAS 的每单板的容量只有 622M。随着 ATM 技术被 IP 技术淘汰，BRAS 转发技术也快速演进到基于 IP协议的路由器技术。基于 PPPoE 机制，完成宽带用户的接入认证、授权和计费，分配 IP 地址，并具备简单的 QoS 控制能力。由于 BRAS的 IP 路由转发能力和 VPN 的支持能力较弱，因此在 IP 城域网中，运营商通常额外配置 SR 设备负责专线业务的接入，例如 MPLS L2VPN、MPLS L3 VPN 等企业专线以及 IPTV 业务。BRAS+SR 成为宽带核心网（BNC）技术白皮书-12-这个阶段典型的双边缘部署模式。2)2)第二阶段：第二阶段：BNGBNG 阶段阶段随着路由器设备技术的进步，BRAS 和 SR 设备本身的技术和能力逐步趋向一致，为了取得运营成本上的优势，通过业务组合提高服务能力和市场竞争力，运营商开始融合 BRAS 和 SR 边缘网关，BNG应运而生。BNG（Broadband Network Gateway）是宽带网络网关的简称，基于 IP 路由器技术架构，实现多业务综合接入。支持PPPoE/IPoE 认证机制，增强面向业务控制的会话能力，提供层次化的 QoS、地址转换等功能，实现家庭宽带上网、固定电话、互联网专线、IPTV 等多业务综合接入；增强路由器功能，支持 MPLS 协议，支持基于 MPLS 的 L2VPN、L3VPN 业务。3)3)第三阶段：转控分离第三阶段：转控分离 DBNGDBNG 阶段阶段采用分布式部署 BNG 设备的建设模式下，一个城域网中可能有多个供应商、多种型号、多个版本，开发一项新的网络业务通常需要对设备进行升级甚至进行设备更换。BNG 设备软件和硬件复杂度的提升增加了对设计、集成、运营的技术要求，限制了新增值业务的创新、开发和部署。DBNG（Disaggregated BNG）是转控分离宽带网络网关的简称，DBNG 采用 SDN 理念，将 BNG 的业务控制功能和流量转发功能分离，形成可分别部署的控制面和用户面两类实体。控制面可以集宽带核心网（BNC）技术白皮书-13-中部署，实现对多个用户面接入的业务的集中控制。用户面可以按需集中部署或下沉部署，执行业务策略和流量转发；控制面采用 NFV技术，降低对专用芯片、专业厂商的依赖；也有部分运营商和厂商采用 NFV 技术开发 DBNG 的用户面网元，用于处理小流量的业务（如语音、终端管理信息等）。用户面和控制面间通过标准化接口实现通信。4)4)第四阶段：第四阶段：BNCBNC 阶段阶段在前三个阶段，BRAS/BNG 作为 IP 城域网的一个网元，技术的演进围绕做好 IP 网络的一个网关网元开展。在第四阶段，BNC 将BNG 作为宽带网络的一部分，并结合宽带业务能力，演进为宽带核心网。BNC 核心思想是基于端到端宽带网络，实现面向业务的运营转型，在 DBNG 基础上，采用服务化架构，增强控制面功能，引入大数据和人工智能技术，增强网络面向业务的智能运营能力。BNCBNC 是面向未来宽带业务发展的重大架构变革。是面向未来宽带业务发展的重大架构变革。宽带核心网BNC 不是简单将传统 BNG 的用户转发面和控制面分离，而是通过架构演进、能力聚合、技术创新，实现从“宽带接入网关”业务接入管理向“宽带核心网”全面业务运营控制转变。通过聚合接入认证、业务感知分析、内容分发等多项能力，宽带网络将建立“核心网”能力。BNCBNC 是实现宽带业务主动运营的重要抓手是实现宽带业务主动运营的重要抓手。BNC 控制面定位为宽带业务的控制中心，用户面定位为基于用户会话策略的分流锚点。宽带核心网（BNC）技术白皮书-14-基于这个定位，建立宽带网络面向业务的主动运营核心能力。BNCBNC 是打造更加敏捷、弹性、健壮宽带网络的重要路径。是打造更加敏捷、弹性、健壮宽带网络的重要路径。BNC远期目标是逐步向 5G 核心网能力看齐。除了支持当前的宽带业务，还能够基于新的架构和能力打造通感一体，会话级业务服务、信令化业务部署能力，支持高效的云网融合、网业协同业务创新、支持面向业务的主动运营。宽带核心网（BNC）技术白皮书-15-四、四、宽带核心网（宽带核心网（BNCBNC）系统架构）系统架构宽带核心网（BNC）采用“三层一底座”架构，包括管理面、控制面以及用户转发面三个层面和一个智能算力底座，如图 4 所示。智能算力底座不是一个独立的网元实体，而是一套结合软硬件、AI推理算法模型的能力集。智能算力底座深度融合人工智能最新成果，全面赋能三个层面，提升宽带网络面向业务的智能服务能力。图 4 BNC 逻辑架构图（一）（一）管理面管理面BNC 管理面实现对宽带核心网的网元管理、业务编排、智能运维以及数字孪生功能。通过打造网络数字孪生体，实现网络数字化；宽带核心网（BNC）技术白皮书-16-基于智能推理模型，开展对网络（资源、配置等）的智能管理、智能运维（如故障定位、性能分析和预警、网络自愈等）、资源智能调度与编排以及面向业务的差异化自主服务等。1 1网元管理网元管理网元管理功能实现 BNC 控制面和用户转发面网元设备软硬件资源和链路管理，完成 QoS、路由协议、切片、VPN 等网络配置下发。在具备传统网络性能管理、告警和故障管理功能的基础上，网元管理功能支持基于智能推理模型实现智能化管理，支持网元弹性部署，支持对不同的维护管理用户提供分权分域账号权限管理。2 2业务编排业务编排业务编排功能智能识别业务需求，支持对网络资源和能力进行编排，实现端到端业务自动发放，为不同的客户提供差异化业务策略和业务功能。3 3智能运维智能运维基于采集的网元、用户、流量等资源信息、告警和性能等信息，基于内置 AI 推理模型，智能识别网络质差，进行网络性能预警、智能告警分析和故障定位、业务和网络自动恢复或自愈。4 4数字孪生数字孪生数字孪生功能支持多维度对网元、端口和链路等资源进行建模，通过数字可视化技术，建立 BNC 的数字孪生体，展示 BNC 网元及宽带核心网（BNC）技术白皮书-17-链路资源状态、资源利用情况、链路质量和性能以及客户业务详情。基于内置 AI 推理模型，通过数字孪生体进行网络仿真、自动流量调优模拟、自动网络割接和扩缩容规划模拟、网络故障分析，最终实现网络配置、优化等策略自动化生成，并通过管理面下发执行。（二）（二）控制面控制面控制面基于智能算力底座云化部署，采用服务化架构，将 DBNG（转控分离 BNG）的控制面功能、传统 AAA 和 DHCP 功能、业务感知与策略控制功能等控制面功能解构为多个功能实体，并实现按需功能升级、演进、灵活的模块化部署。控制面采用服务化架构部署，提供接入控制、智能策略、智慧运营三方面能力，可实现基于网络、信令和业务性能数据，借助智能推理模型，提供智能应用识别、用户体验感知功能；提供智能选路、差异化网络 SLA 保障等增值服务。1 1接入控制接入控制由多个逻辑功能网元组成，可以是一个或多个功能实体，提供用户接入控制、认证、鉴权、计费、地址分配管理、会话管理功能，指定执行业务转发的用户面网元，基于业务需求形成并下发转发策略。2 2智能策略智能策略提供用户转发面选择、用户转发面控制、网络切片选择和策略控制功能。基于智能策略实现用户潮汐切换、网络弹性伸缩、流量智能宽带核心网（BNC）技术白皮书-18-管控、用户转发面网元业务负载均衡和主备倒换。3 3智慧运营智慧运营提供集中式数据分析、用户位置和网络开放功能。可基于用户转发面提供的网元、流量、用户的实时资源和性能数据、业务状态感知和深度报文解析数据、业务体验在线检测数据，利用 AI 推理模型或大数据分析算法，实现业务质差识别、用户需求识别和预测、产业化业务策略的自动生成和下发，实现非法流量控制、签约用户应用加速以及绿色上网管控、根据业务端到端承载需求将业务引流到不同的承载网络（互联网、IP 承载网、传输网、边缘云）等。4 4服务化架构服务化架构宽带核心网控制面采用服务化架构模式设计,如图 5 所示。控制面各个功能网元只专注于自身功能实现，保证模块轻量化。采用服务化接口，实现控制面各个功能网元的管理及对接，简化接口结构，减少网元间的重叠及互相依赖性，可快速独立执行网元功能生命周期管理，能够更灵活支持现有功能演进和新功能引入。宽带核心网（BNC）技术白皮书-19-图 5 基于服务化架构的宽带核心网AAC（Address Allocation Control，地址分配控制）：用于用户接入地址管理服务。包括用户认证通过时分配地址管理，用户下线或者异常掉线后地址回收管理以及 IPoE 用户的租期管理。AC(Access Control,接入控制)：用于用户接入业务的开通发放、会话管理以及功能升级服务。AUC(Authentication Authorization Control,认证鉴权控制)：用于用户认证、鉴权和计费服务。控制用户接入认证，根据认证结果选择用户限速模板、流量控制策略、统计方式等，通知 SC 下发用户控制表项。CAM（Central data Analysis Module，集中式数据分析模块）：用于用户数据采集分析以及策略控制服务。提供应用加速以及流量管宽带核心网（BNC）技术白皮书-20-控能力，根据上报数据识别质差以及潜客挖掘等应用。ADC（Account Detail Control，计费控制）：用户上线成功后，开始计费；用户在线时，定时更新用户计费信息；用户下线或异常掉线时，删除用户计费信息。NE（Network Exposure，网络开放）:用于 BNC 能力的对外开放，向第三方系统提供接口和服务。NR（Network Repository，网络仓库）:用于 UP 功能跨版本对接服务；提供功能网元注册服务；协商支持的功能列表。PC（Policy Control，策略控制）:用于用户策略控制服务。通过地址池、域、NAT、QOS、ACL 等模板控制用户行为。例如，通过 QOS 控制流量整形，通过 ACL 控制流量转发（通过、丢弃、重定向等）。UDR(User DB Repository，用户数据仓库):用于用户数据存储服务。用户接入时，用户数据写入。当用户 SC 服务主备故障恢复后，用户信息根据 UDR 存储的数据重新恢复。UPC（User Plane Control，用户面控制）:用于 UP 管理服务。与 UP 建立 NETCONF 通道、VXLAN 通道以及 CUSP 通道。NETCONF 通道用于配置南向下发。VXLAN 通道用于用户接入协议报文的上送、下发。CUSP 通道用于上报 UP 侧接口信息（如接口名、接口状态、IP、MAC、MTU 等）；下发 UP 控制信息（如温备、热宽带核心网（BNC）技术白皮书-21-备、灾备状态以及切换事件等）；下发用户表项以及回应信息等。（三）（三）用户转发面用户转发面用户转发面（也可简称为用户面）作为宽带网络业务接入、转发的核心设备，负责网络安全防护、流量控制以及流量转发。用户面可以采用一体化机框式网元，也可以由多个专门的独立式网元组合而成（如流量转发网元、CGN 网元、智能数据采集网元等），如图 6 所示。CGN、智能数据采集等网元均基于智能算力底座实现，可以板卡模式插入到一体化用户面网元的槽位中，也可以是独立的功能网元。用户面除了提供传统的业务转发功能外，还可以基于网元智能实现转发控制、智能感知、安全自愈等能力。图 6 转发面网元设备形态1 1转发控制转发控制用户面执行控制面形成的业务差异化转发策略，对应用流量进行标记，执行差异化转发，包括流量加速、绿色上网管控、非法应用限宽带核心网（BNC）技术白皮书-22-流等。根据业务对端到端承载网的性能需求，将业务转发到不同的承载网进行承载。2 2智能感知智能感知用户面按需对业务报文进行深度分析，并上报给控制面，用于控制面进行客户业务体验分析，优化用户 SLA 转发策略。支持自主生成应用特征库或导入外部应用特征库，基于 AI 推理模型实现多维度客户业务体验分析；此外，用户面还可实现实时分析和感知安全风险，并上报给控制面。3 3安全自愈安全自愈用户面实时执行管理面和控制面下发的安全防护策略和网络自愈策略，保障网络稳定可靠运行。（四）（四）智能算力底座智能算力底座智能算力底座是 BNC 面向未来和高阶网络自智的基础底座。算力资源包括通用算力芯片（CPU）、智能算力芯片（GPU 等）。算力资源服务形式包括芯片级、虚机级、容器级、智算卡等多种形式。算力服务资源包括多种 AI 推理模型、特征库等。算力底座不是独立的网元实体，而是以软硬件能力集的模式贯穿用户面、控制面和管理面，分别提供网元级、网络级计算功能和智能能力。仅依靠宽带核心网网元和管控系统的算力无法实现高阶智能能力，还需要更强大的智能算力集群和智能算法来研发宽带网络端到端宽带核心网（BNC）技术白皮书-23-智能运维大模型。宽带网络端到端一体化运营系统、网络管控系统等可以实现对网络流量和网络性能数据的大规模秒级粒度采样，实现报文的深度解析。这些数据构成端到端宽带网络运营数据集，用于大模型的训练，形成基于大模型的推理智能（包括推理算法、推算芯片等），循环迭代模型训练和推理，最终推动宽带网络实现高阶智能。宽带核心网（BNC）技术白皮书-24-五、五、宽带核心网（宽带核心网（BNCBNC）关键技术）关键技术（一）（一）转控分离转控分离在 DBNG 阶段，BNG 网元已基于 SDN 技术理念，实现 BNG网元的用户面和控制面分离。BBF 制定了 DBNG 的相关规范，控制面采用 NFV 技术理念，实现虚拟化和云化部署。BNC 阶段，在继承了 DBNG 的转控分离模式的基础上，从宽带核心网的高度规划了BNC 的控制面功能，增强其网络智能化能力，功能比 DBNG 的控制面更全面、更智能。BNC 网元包含控制面（BNC-CP）网元、用户面（BNC-UP）网元及控制面和用户面之间的标准化接口。如图 7 所示。图 7 BNC 转控分离架构BNC 控制面和用户面的功能及能力详见第四章。BNC 控制面各个功能组件可独立部署、独立升级。各个组件的容量和能力可随业务宽带核心网（BNC）技术白皮书-25-规模进行弹性的扩容和缩容。数据统一存储在数据库中，支撑功能组件实现不中断业务升级（ISSU）。各功能组件支持 N-way 模式可靠性机制，系统无单点故障问题，可以容忍 K 次系统故障【系统资源利用率为(N-K)/N】。BNC 控制面一般采用集约化部署模式，包括按省集中部署、按地市集中部署等，可实现对多个用户面网元和区域性业务的集中控制、地址统一分配，实现业务规范标准化、客户服务规范化。BNC 用户面一般按地市池化部署在核心机房，可按需下沉到企业园区，提供专网服务或与边缘云结合提供边缘云网一体化服务。池化部署的用户面网元在控制面的控制下实现负载均衡、客户应用级的差异化服务、故障下的快速业务恢复。控制面和用户面间通过接口机制通信，目前业界存在两种接口机制，一种是基于 3GPP 5G 核心网的 N4 接口(PFCP)机制进行改造并适应固网业务，另一种是面向固网业务特征制定的接口(CUSP)机制，该机制由中国企业提出，在国内应用前景较好。（二）（二）服务化架构服务化架构BNC 借鉴 5GC 的服务化架构思想，采用服务化架构重构核心网控制面。服务化架构按照“自包含、可重用、独立管理”三原则，将网络功能定义为若干个可被灵活调用的“服务”模块，具备部署灵活、宽带核心网（BNC）技术白皮书-26-版本独立演进、功能易扩展、不依赖特定硬件、良好的开放性和维护成本低的特点。基于服务化架构，可实现 BNC 模块化和解耦、灵活敏捷部署等关键特性：1)1)模块化和解耦模块化和解耦：将 BNC 控制面的功能拆分成独立的模块，这些模块可以通过服务化接口相互通信，实现了 BNC 控制面功能单元间的解耦和整合。2)2)弹性扩展：弹性扩展：根据系统载荷弹性扩缩容，提供高并发性能以及快速故障恢复能力，同时兼顾能耗实现潮汐节能。3)3)负荷分担和容灾：负荷分担和容灾：BNC 服务化架构通过使用相同的功能单元共同承担核心网服务，实现功能单元间的负荷分担。在某个功能单元出现故障时，可以通过智能化的管理将服务转移到其他相同功能的功能单元上。4)4)简化扩容和升级：简化扩容和升级：当现有的功能单元无法满足业务需求时，仅需通过增加新的功能单元接入 BNC，不影响现有 BNC 运行；基于标准接口允许新旧功能单元替换，简化升级过程。5)5)开放性：开放性：服务化架构允许经过安全许可的系统通过标准化接口接入，增强了网络的开放性和兼容性。6)6)自动化：自动化：通过功能单元的自动化发现和注册，实现功能单元的即插即用。宽带核心网（BNC）技术白皮书-27-7)7)灵活性和敏捷性：灵活性和敏捷性：BNC 将功能单元拆分，以更精细的粒度运行，功能单元间彼此松耦合，允许单个功能单元的独立升级，对其他功能单元影响最小。8)8)快速上线新业务：快速上线新业务：基于服务化接口的架构可以实现功能单元的快速扩展，支持新业务的快速上线。9)9)云原生设计：云原生设计：服务化架构使 BNC 面向云化设计，便于 BNC快速升级、提升资源利用率、加速新能力引入。10)10)统一的服务化接口协议：统一的服务化接口协议：采用统一的服务化接口协议，如HTTP/2.0 和 JSON，可简化开发和集成过程。（三）（三）信令化业务控制信令化业务控制宽带网络通过信令完成用户的注册和业务管理，信令处理主要在BNC 上完成，包括拨号上线、认证、计费、鉴权、地址分配、协议保活、动态策略变更、在线网关迁移、强制下线等，实现对整个业务生命周期的信令化控制。随着技术的发展，宽带网络的业务场景越来越丰富、客户差异化的需求越来越多，运营商可以基于宽带网络信令进行业务创新，例如：1)1)基于信令按需服务基于信令按需服务：实现客户增值业务按流量、按带宽+时长、按账号等模式进行业务连接的建立、拆除、计费;2)2)基于信令的客户专线基于信令的客户专线：CP 面统一管控用户 session，用户位置迁移，地址无需更换；UP 与 CPE 之间可以通过 ARP 心跳宽带核心网（BNC）技术白皮书-28-探测，快速探测故障；客户套餐更改或者关停机可以通过 AAA动态修改，无需直接更改 CP 或 UP 面的配置。（四）（四）用户永远在线用户永远在线BNC 宽带核心网对网络的承载架构进行了大的改造，尤其是控制面和用户面集中池化部署，单个用户面承载的业务规模数倍增长，单个控制面控制的业务规模数十倍增长，对业务的可靠性要求非常高。根据工信部对业务故障定级标准，BNC 控制面和用户面任何一个网元的故障，均为重大事故或特别重大事故，因此需部署多维容灾机制保证用户永远在线。1 1CPCP 异地异地 1+11+1 热备热备CP 采用成对 1+1 异局址热备加业务分担方式部署，如图 8 所示，主备 CP 间进行数据库实时同步，保证故障情况下业务快速切换，对在线用户的业务无影响。图 8 BNC-CP 热备CP 可按需将不同的功能组件部署在不同的 VM 或容器上，提供网元自身的可靠性机制，避免启动大规模业务在异地部署的主备 CP宽带核心网（BNC）技术白皮书-29-间切换，例如反亲和部署，VM 迁移，防脑裂等机制，当一个 VM 故障时，业务可以快速切换到备用 VM。2 2双双 CPCP 中断极限逃生中断极限逃生当主备 CP 由于软件或机房原因同时故障时，如图 9 所示，已在线用户业务保持转发，无任何影响。历史用户可以继续在 UP 上线（不认证、不计费），无需 CP 面处理。图 9 双 CP 故障极限逃生3 3UPUP 异地温备池化异地温备池化多台 UP 在一个本地网内的不同局址间组成一个 M+N 温备池。宽带接入网的 OLT 与宽带核心网用户面 UP 间是二层网络，为降低UP 池与 OLT 间组网的复杂性，建议一个池内 M+N 数量不宜太多，一般情况下以 1+1 或 3+1 模式为主。当一个池组容量满足不了业务容量的需求时，可以采用新建 UP 池的方式进行扩容。宽带核心网（BNC）技术白皮书-30-图 10 UP 异地温备池化以图 10 为例，在温备模式下，当 UP4 出现故障时，CP 会将该UP 所带用户信息按照负载分担的原则，发送到其他 UP。当 UP4 故障时，CP 将 UP4 上的用户信息发送到 UP1、UP2、UP3，相应的用户业务随之切换，切换过程中用户基本无感，业务不中断、无需重新拨号。（五）（五）内生网元智能内生网元智能随着互联网应用的迅速发展，在线实时游戏、在线实时教育、灵活多方视频会议、线上直播、高清视频、网上商城、在线金融、在线医疗等成为人们生活、工作与学习的新常态、智慧生活的新模式；自动化无人生产线、远程机器控制、机器视觉辅助生产技术等正在打造产业发展新范式。传统基于 IP 网络技术的尽力而为的传输方式越来越难以满足新型业务场景的性能需求。此时需要网络提供智能技术方宽带核心网（BNC）技术白皮书-31-案，满足不同客户的网络体验和差异化服务的需求。BNC 内生智能算力可通过智能感知网络和业务的性能，对不同的业务自动生成差异化转发策略，进而提高对高品质业务的保障能力。如第四章所述，用户面智能算力单元（SAU）可以是综合机柜的一种板卡（SAC），也可以是独立的网元（SAD）。用户面的智能算力单元处理业务的模式包括直路模式和旁路模式两种。1)1)直路模式直路模式直路模式下 SAU 串接在业务转发路径上，根据管控系统的指令将需要进行特别处理的业务流量直接引流至 SAU 进行处理，执行业务体验分析，根据控制面分析和生成的流量转发策略，实现对应用的加速、限速、阻断、重标记等转发控制，如图 11 所示。未选定的业务流量按 BNC-UP 正常业务转发