IP城域网（MAN）的部署为多业务、多用户的接入、为宽带业务的传输提供了有力的支撑。然而，随着互联网业务，特别是云计算、大数据、高清视频等业务的发展，对网络基础设施，包括城域网提出了更高的要求。由于传统城域网的固有缺陷，目前主要采用转控一体的专用设备为用户提供服务，存在研发周期长、部署缺乏灵活性以及功能扩展困难等问题，使得传统城域网在网络发展上面临诸多挑战。因此，在传统城域网中引入软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等新技术，为网络演进注入了新动力，使传统城域网演进为云化城域网成为了大势所趋，势在必行。
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由传统城域网向云化城域网（Cloud-MAN）的演进是一个复杂的过程，在演进过程中，考虑到设备利旧、建网成本及网络云化技术发展，需要逐步推进。我们知道，传统城域网按功能结构是由接入层、汇聚层和核心层构成。云化城域网主要包括接入层和汇聚层的云化。因为核心层的核心路由器（CR）目前暂不具备云化条件，因此，未包含在云化范围内。
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一、城域接入层的云化演进
1、概述
网络云化过程中，不同网络层次的云化进程是不一致的。考虑到接入层设备更接近于用户，且接入层设备繁多，因此，城域网接入层云化会是一个长期演进的进程，传统接入设备与云化接入设备将长期共存。对于支持云化城域网技术的传统物理网络功能（PNF）或虚拟网络功能（VNF）设备，可直接基于SDN控制器实现对接入层网络功能（包括PNF与VNF）的管理和控制。对于不支持云化城域网标准接口的PNF设备，可借助宽带抽象接入（BAA）技术，实现对传统PNF的通用管理。
通过网络功能虚拟化（NFV）可实现对网络功能的分解及分离部署。某些功能（例如用户管理相关功能）可以与控制器或虚拟化网元的功能耦合，而某些功能（例如配置、报告及告警等功能）依然与接入设备相关（VNF网元除外）。在云化城域网架构中，这些功能逻辑上位于一个或多个控制器/管理组件与网络设备之间，存在不适配的问题。这就需要引入一个抽象层，通过标准化的北向接口，提供接入设备的统一功能视图，这种视图独立于运营商，也独立于接入技术，可实现SDN控制器对接入网元的统一管理，降低网络运营的难度。
2、宽带抽象接入（BAA）技术
宽带抽象接入（BAA，Broadband Access Abstraction）的参考架构如下图1-2所示，BAA架构包括南向层、核心层和北向层3部分。南向层应用于接入网内设备的接入抽象，例如OLT、ONU、SW等设备；核心层完成对接入层设备的功能抽象；北向层通过标准化接口实现SDN控制器对接入层设备的控制与管理。
图 1-2：BAA的参考架构
3、城域网接入层的云化
基于传统接入设备功能虚拟化及技术优化，一方面，演进为支持SDN控制器管控的PNF或VNF，PNF设备通过PNF SDN控制器完成业务控制及管理，VNF设备通过VNF SDN控制器实现业务控制及管理；另一方面，对于传统不能升级到支持SDN控制管理的PNF设备，推荐采用宽带接入抽象BAA技术，通过对接入层传统设备的功能抽象，实现统一的SDN管控。城域网接入层云化可参考下图1-3。
图 1-3：城域网接入层的云化示意图
在城域网组网架构方面，随着5G、云网融合业务规模部署，传统城域接入层网络的树形或口字形的扁平化架构，演进为基于Spine-Leaf的组网架构可更好地实现网络架构弹性扩展。其中，接入层网络节点接入城域Leaf节点，实现固移业务融合接入。
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二、城域网汇聚层云化演进
城域网汇聚层设备包括宽带远程接入服务器（BRAS，Broadband Remote Access Server）和交换机（SW）。在城域网网元云化中，BRAS的云化从其所处网络位置及业务应用角度，在业界都已有商用解决方案。BRAS的云化有两种实现方案，基于不同场景，BRAS可云化为控制面和转发面分离架构，或控制面和转发面一体化架构。其中，BRAS云化为控制面和转发面分离后的设备为vBRAS-CP和vBRAS-UP，vBRAS-CP为虚拟化网络功能VNF，实现对业务功能的统一控制，vBRAS-UP根据业务应用场景，可以采用硬件PNF实现高性能转发。城域网汇聚层云化可详见下图2所示，城域网汇聚层设备可云化为PNF或VNF，部署在云资源池中，并分别通过PNF SDN控制器与VNF SDN控制器实现对汇聚层内网元的管理。
图 2：城域网汇聚层的云化示意图
在组网架构方面，传统城域汇聚层网络的树形或口字形的扁平化架构，演进为基于Spine-Leaf的组网架构，汇聚层网元接入Leaf节点，可以更好地实现网络架构灵活性与功能弹性扩展。
三、云化城域网演进场景
1、小规模VNF 部署场景
城域网中可通过部署少量的VNF网元实现对网络功能的虚拟化重构，这些VNF网元可以容纳在现有连接的计算节点中（在极端情况下，所有VNF都可以部署在一个计算节点中）。如果只考虑使用来自现有接入节点或BRAS的控制功能进行虚拟化，或只为一小部分订阅者提供增值服务（只需部署少量VAS VNF），则会出现小规模VNF部署场景。小规模VNF部署场景如下图3-1所示。
图 3-1：小规模VNF 部署场景示意图
如果从BRAS或接入节点中剥离了一些控制功能，那么必须对现有设备进行重构。如果计算节点中仅限于包含现有设备中不支持的VAS服务，则只要BRAS或接入节点能够将VAS流量重定向到计算节点。流量重定向可通过隧道技术（例如VxLAN/SR等）实现。基于BRAS的云化演进及云化城域网架构，BRAS和接入节点的流量重定向可通过城域网编排器或者端到端服务编排器实现，并通过PNF SDN控制器实现与传统网元设备的交互。
2、最小Fabric 应用场景
城域网中将有限的VNF网元部署到少量的计算节点，可采用最小的交换Fabric实现接入节点、BRAS及计算节点的通信。此场景的主要目的是确保不会因为路径中添加了Fabric而造成对网络功能的影响或网络性能的下降。最小Fabric应用场景详见下图3-2所示，通过部署最小Fabric架构，可快速转发接入节点和BRAS间需计算节点处理的流量，实现相关业务功能，例如业务链。
图 3-2：最小Fabric 应用场景示意图
从管理角度，Fabric节点（Leaf和Spine）需要由VIM来管理。Spine-Leaf的架构应用到云化城域网架构中，增加了网络的可扩展特性，例如VNF之间的带宽扩展，或PNF与VNF之间的带宽扩展等。
3、扩展容量及服务应用场景
容量扩展场景如下图3-3所示，与最小Fabric应用场景相比，二者组网架构相同，不同的是此场景采用了更多的计算节点，通过扩展控制功能或增值服务实现对更多用户或业务服务的支持，此场景对测试操作及性能的扩展性具有一定价值。
图 3-3：容量扩展场景示意图
4、完全云化场景
城域网完全云化为其演进的最终目标，完全云化场景可详见下图3-4。城域网完全云化主要特点包括下表3-4所述的4个方面。
图 3-4：城域网完全云化场景示意图
表 3-4：城域网完全云化的主要特点
四、云化城域网的演进思路
在云化城域网演进过程中，考虑到设备利旧、建网成本及网络云化技术发展，可分阶段逐步推进，具体包括建网初期阶段、建网中期阶段和建网后期阶段，具体详见下表4的描述。
表 4：城域网云化的分阶段演进思路
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