邮电设计技术/2023/11

表 1所示。从表 1可以看出，VoNR的优势在于通话质

量更好，续接时延更低。

2.1 NSA VoLTE方案

在 NSA 组网下，采用双连接方式，将 5G NR 控制

面锚定于 4G LTE，并利旧 4G 核心网 EPC［7］

，网络架构

如图1所示，语音服务依然由VoLTE提供，并可以通过

SRVCC 实现 VoLTE 和 2G/3G CS 网络之间语音呼叫的

无缝切换。

2.2 SA EPS Fallback方案

在5G SA部署初期，5G网络未能形成连续覆盖的

情况下，需要引入EPS Fallback方案，以保障语音业务

的连续性［8］

。EPS Fallback 在语音业务起呼阶段将用

户重定向至 4G 网络，利用 4G VoLTE 网络承载语音业

务，业务完成后再通过 Fast Return 功能使用户快速返

回5G网络，网络架构如图2所示。

2.3 SA VoNR

在 SA 组网下，5G 网络不再依赖 4G 核心网 EPC，

通过 5G NR、5GC 和 IMS 端到端独立承载 5G 语音业

务，即VoNR（Voice over NR）［9］

。网络架构如图3所示，

VoNR 通过端到端的 Voice QoS 流，确保了语音数据的

优先级和延时。与 NSA VoLTE 和 EPS Fallback 相比，

VoNR呼叫建立时长更短，并支持5G语音和5G数据业

务并发，即支持在5G网络下同时打电话和上网。

3 VoNR网络感知提升

VoNR 基于 IMS 网络，涉及网元众多，任何一个网

元或者环节存在问题都可能对业务感知产生影响。

本文重点从无线侧进行分析，通过对网络特性功能及

技术应用的探讨，从覆盖、质量、无线互操作 3个维度,

分析如何提升VoNR网络的使用感知。

3.1 网络覆盖提升关键技术

3.1.1 ROHC技术

鲁棒性头压缩技术应用于IP网络，可以对数据包

头压缩，具有降低网络资源消耗、减少误码率、缩短业

务时延等优点，应用ROHC相关技术，能够有效提升网

络覆盖能力。

a）ROHC语音包头压缩：VoNR承载于IP网络，存

图1 NSA VoLTE方案网络架构

表1 不同语音业务类型MOS与时延对比

图2 SA EPS Fallback方案网络架构

语音业务类型

VoNR

EPS Fallback

VoLTE

理论值

MOS

4.6

4.1

4.1

接入时延/s

1.5~2

3~4

2

某地（市）拉网实测值

MOS

4.01

3.88

3.93

接入时延/s

1.74

3.54

2.33

gNodeB

eNodeB 数据

语音

数据

EPC

IMS

4G语音 4G数据 5G语音 5G数据

gNodeB

数据 eNodeB

数据

EPC

IMS

4G语音

4G数据

5G语音

5G数据

EPS Fallback

语音

语音

5GC

N26

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基于无线技术的VoNR网络感知提升研究

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Radio Communication

45

2023/11/DTPT

在 2种类型数据包，一种为用于 SIP信令的数据包，由

于信令传输并不频繁，对此类数据包使用头压缩技术

虽然可以节省一定资源，但也会带来额外的处理增

益，实际使用效果并不明显；另一种为用于语音的数

据包，语音业务占用数据量较小，但传输非常频繁，以

24.4 kbit/s编码速率为例，采用IPv6时，压缩前语音帧

为984 bit，开启ROHC功能后，整个语音帧由984 bit减

小至 544 bit，压缩比可达 55.28%，无线覆盖能力提升

2~3 dB。

b）ROHC 包头解压失败恢复：采用了 ROHC 功能

的 语 音 包 头 解 压 时 ，如 果 有 关 键 压 缩 包 丢 失

（TS_Scaled的更新或者TS_Stride的更新等），ROHC解

压容易出现错误导致解压失败。ROHC头解压失败恢

复功能适用于 RTP 协议，主要针对 Timestamp 进行恢

复，解压恢复成功率为0%~15%，成功率主要取决于终

端的 ROHC 实现机制。ROHC 包头解压失败恢复功

能，使 ROHC 解压失败的包恢复正确，减少丢包，降低

MOS值恶化的概率，同时可避免在远点退出 ROHC 时

引起的语音中断丢包，进一步发挥 ROHC 提升覆盖的

效果。

3.1.2 增加HARQ重传次数

混合自动重传请求（HARQ）结合了前向纠错编码

（FEC）和自动重传请求（ARQ），应用于 MAC 层，接收

方在解码失败时，会要求发送方重传数据，将重传数

据与先前接收的数据进行合并编码，从而提高解码成

功的概率［10］

。在无线环境较差的条件下，HARQ 相比

传统ARQ可以带来一定的分集增益，补偿多径衰落对

信号传输的影响，提高数据传输速率，降低传输时延。

针对 VoNR 业务，gNodeB 针对语音用户进行最大

4 次 HARQ 重传，如果用户处于小区边缘，重传 4 次也

无法确保数据能在接收端被正确解码。基于增加

HARQ 重传次数的上行覆盖增强，可以将最大 HARQ

重传次数调整为 8 次，从而提高弱覆盖场景数据被成

功解码的概率，无线覆盖能力提升2~4 dB。

3.1.3 MAC CE语音调速

VoNR 采用 EVS 编码，该编码方式下 CMR 字段位

置不固定，导致基站无法通过CMR实现编码速率的自

适应，因此5G网络需要采用新技术来实现编码速率的

自适应功能［11］

。在 RRC阶段，对于支持 ANBR 能力的

UE，UE通过MAC CE进行空口能力上报，gNodeB根据

上报的空口能力，向 UE提供推荐的语音速率信息，从

而实现语音速率调整的功能。gNodeB 推荐的空口速

率消息，既可以是 gNodeB 主动发送给 UE，也可以是

UE主动发送查询请求后再发送给UE。

基于MAC CE的自适应语音调速功能在小区边缘

通过降低语音编码速率使语音业务对无线速率的要

求降低。当语音编码速率在 9.6~128 kbit/s 自适应调

整时，增益最高可达6 dB。

3.1.4 时隙聚合

时隙聚合功能与 LTE TTI Bundling 作用机制类

似［12］

，对于上下行共享信道，在一个语音帧中，基站侧

同时在多个时隙上传输同一TB的不同冗余版本，在终

端侧对这些不同的冗余版本合并，并使用一个 ACK/

NACK 做统一回应，从而提升弱场条件下用户的解调

性能。采用时隙聚合技术，无线覆盖能力提升 4~6

dB。

3.2 网络质量提升关键技术

3.2.1 上行预调度

VoNR 上行预调度属于 MAC 层功能，为语音用户

预留特定位置和数量的 RB 资源，语音用户优先使用

预留的 RB资源，预留的 RB资源被占满以后可以继续

使用非预留的 RB资源，非预留的 RB资源按照正常的

图3 SA VoNR方案网络架构

gNodeB

数据 eNodeB

EPC

IMS

4G语音

4G数据

5G语音

5G数据

语音

5GC

数据

语音

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46

邮电设计技术/2023/11

调度流程分配［13］

。而对于非语音用户，则不能使用上

行预调度所预留的 RB资源。为了防止预调度的空包

过多导致上行 PRB利用率过高或者上行干扰升高，可

以针对每TTI设置合理的预调度用户数上限或者预调

度用户数占用的PRB利用率上限。

上行预调度可以节省终端侧的 SR 流程，减少

VoNR 建立时延，在终端侧 SR 发送异常、弱场 SR 发送

失败、SR 周期配置过大等情况下，提升语音业务稳定

性，改善语音业务感知。

3.2.2 上行MCS选阶优化

调制与编码策略（MCS）通过不同的索引值对应了

不同的调制方式与传输速率，MCS 索引值越高，对应

更高阶的调制方式与传输速率，同时对传输质量的要

求更高［14］

。使用合理的 MCS 索引值可以保证调制方

式合理，从而保障数据包的可靠传输，在传输质量不

足的条件下使用高阶调制，会导致丢包率抬升。

VoNR 上行 MCS 选阶优化功能，通过降低语音业

务初传上行 MCS 阶数，改善上行语音业务丢包率，保

障传输可靠性，从而提升语音业务质量。

3.2.3 上行RLC分段优化

当 UE 上行发射功率受限时，上行动态调度分配

的传输块大小会随之调小，使得 RLC 分段增多，分段

增多会引起调度次数增加，RLC/MAC 头开销增加，

CCE资源和RB资源消耗增加，导致VoNR语音包时延

增大、丢包率抬升、上行开销增多等问题。

上行 RLC 分段优化功能通过限制上行动态调度

分配的 TBS来控制上行 RLC 分段数量，从而提高在信

道质量较差条件下的语音质量。

3.2.4 上行频选调度

上行频选调度指gNodeB根据UE上行频带不同的

信道质量，为每个 UE 选择最合适的频带资源。预期

增益的计算主要依据滑动窗口期内的上行频谱效率

和信号 SINR 值，如果上行频选调度功能开启，则同时

取决于上行频谱效率和信号SINR值，如果上行频选调

度功能关闭，则仅取决于窗口期内的上行频谱效率。

在干扰场景中上行频选调度能够带来明显的增益，提

升语音业务质量。

3.2.5 PUSCH功率差异化配置

在传输语音小包业务时，由于用户功率不足可能

导致丢包。为提高语音小包业务的可靠性，通过

PUSCH 功率差异化配置功能，设置不同的 PUSCH 功

率偏置，可以在用户存在功率余量的条件下，保证发

送小包业务时满功率发送，从而提高 VoNR 小包业务

的可靠性。

3.2.6 下行半静态调度

gNodeB 为 UE 调度 PDSCH/PUSCH 资源，gNodeB

和 UE根据指定的参数在 PDSCH/PUSCH 上传输资源，

而无需在每次传输中都使用 DCI，可以有效降低 gNo‐

deB用于调度的负载。

gNodeB通过 RRC信令（RRC建立或 RRC重配置）

配置 PDSCH 调度所需的所有参数。UE 监听 PDCCH，

在 type1 方式下无需 DCI 触发，UE 在处理 RRC 信息后

直接发送 PUSCH，在 type2 方式下通过 DCI 触发，当

gNodeB 需 要 授 权 调 度 PUSCH 时 ，会 发 送 带 有 CSRNTI 的 DCI 指示，UE 用 CS-RNTI 处理 DCI，然后按照

RRC中的调度信息发送PUSCH。每一个固定周期内，

终端在相同的时频域资源内发送和接收数据。在 UE

侧 ，无 论 gNodeB 使 用 何 种 方 式 ，都 需 要 始 终 监 控

PDCCH，以防止gNodeB发送其他类型的DCI。

3.2.7 DRX长周期

5G网络中DRX分为2种模式：空闲模式和连接模

式［15］

。空闲模式下 UE 被周期性唤醒以监听寻呼消

息，如果寻呼消息不是针对它的，则 UE 返回休眠模

式；连接模式下，如果没有引入 DRX，UE 需要在每个

子帧中监视 PDCCH，而引入 DRX 后，允许 UE 定期进

入休眠，进入休眠期间无需监视PDCCH，从而降低UE

功耗。可以针对 VoNR 特点配置专用的 DRX 参数，一

方面保障了语音质量，另一方面也降低了终端功耗，

提升用户使用感知。

3.2.8 BWP切换策略

UE 进行 VoNR 业务时既可以使用大 BWP 也可以

使用小 BWP，可以针对语音业务配置独立的 BWP 切

换策略，保障语音业务持续阶段的业务感知。如果语

音业务建立在小 BWP上，当小 BWP负荷较高时，触发

小 BWP 到大 BWP 的切换，以保障业务质量。如果语

音业务建立在大 BWP 上，在语音业务释放以前，不允

许向小BWP的切换。

3.2.9 VoNR和非VoNR边界优化

当 VoNR 功能未能全网连续部署的场景下，在

VoNR 和非 VoNR 边界，当 VoNR 语音用户重定向接入

或重建立接入至非 VoNR 小区后，基站会将 5QI=1 的

承载删除，语音业务发生掉话。当VoNR和非VoNR边

界优化功能开启后，VoNR 语音用户重定向接入或重

建立接入至非 VoNR 小区后，该小区会先正常接纳用

李耀斌，王杉杉，李岩岩

基于无线技术的VoNR网络感知提升研究

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Radio Communication

47

2023/11/DTPT

户的语音承载，然后尝试触发迁移流程将用户迁出本

小区。

3.2.10 VoNR用户异频/异系统周期测量独立配置

当需要进行网络覆盖评估或者网络覆盖比较时，

通常会打开周期性异频/异系统测量，当 UE 处于测量

Gap 期间不会发送和接收任何数据。VoNR 业务对实

时性和丢包率要求较高，测量 Gap 会增大语音包的调

度时延和丢包率，影响语音业务质量，VoNR用户异频/

异系统周期测量独立配置功能可以在VoNR业务期间

关闭周期性测量，优先保障语音业务感知。

3.3 无线互操作特性功能

3.3.1 基于覆盖的VoNR和EPS Fallback自适应

当前 5G 网络仍处于建设期，5G 网络覆盖水平与

4G 网络相比仍存在不足。当网络同时支持 VoNR 和

EPS Fallback功能时，为充分利用网络资源，提升5G弱

覆盖场景下语音业务感知，可以在5G覆盖较差的条件

下强制用户使用 EPS Fallback 将语音业务切换至 4G

网络。

该功能仅应用于 Idle 态和 Inactive 态的 UE，在 UE

发送呼叫建立请求、5QI1 承载尚未建立之前，通过是

否上报A2测量来判断UE是否处于覆盖弱场。如果没

有上报 A2 测量，gNodeB 侧判断 5G 当前覆盖良好，使

用 VoNR 进行语音业务可以满足质量要求；如果上报

A2 测量，则 gNodeB 侧判断当前 5G 覆盖较弱，在收到

核心网发送的 PDU Session Resource Modify Request 消

息要求建立 5QI1 语音承载时，gNodeB 向核心网回复

PDU Session Resource Modify Response 消息，携带失败

原 因 值 IMS Voice EPSfallback or RATfallback Trig‐

gered，拒绝建立 5QI1 语音承载，进入 EPS Fallback 语

音呼叫流程。

3.3.2 基于语音质量的异频/异系统切换

普通切换基于网络覆盖，当没有合适的同频小

区，且覆盖值达到基于覆盖的异频/异系统切换门限

时，会触发基于覆盖的切换，切换到合适的异频/异系

统邻区。基于覆盖的切换没有充分考虑信道质量的

影响，当覆盖较好，信道质量较差时，用户实际业务体

验较差。

5G 网络支持基于语音质量的异频/异系统切换，

该功能打开时，可以基于丢包率进行切换判决，当语

音业务上行丢包率或者下行丢包率大于基于语音质

量的异频/异系统丢包率门限时，认为语音质量较差，

触发基于语音质量的异频/异系统切换。当语音业务

上行丢包率或者下行丢包率小于或等于语音质量恢

复的丢包率门限时，认为语音质量变好，停止基于语

音质量的异频/异系统测量。

4 结束语

VoNR 作为 5G 时代最新的语音通话技术，具有语

音通话质量好、接续时延低、可直接播放视频电话等

优势，是 5G 语音业务的最终解决方案。在 5G 网络高

速发展的背景下，充分挖掘网络能力、提升用户感知

成为亟需研究的课题。

参考文献：

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件与信息技术，2021，5（9）：183-184，188.

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［15］ 李贝，刘光海，肖天 . VoNR 语音解决方案应用研究［J］. 电信科学

2022（5）：149-157.

作者简介：

李耀斌，工程师，硕士，主要从事移动通信网络运维、VoNR 语音质量分析及优化等工

作；王杉杉，高级工程师，硕士，主要从事移动通信网络运维、VoNR 语音质量分析及优

化等工作；李岩岩，工程师，硕士，主要从事无线网络优化、网络规划等工作。

李耀斌，王杉杉，李岩岩

基于无线技术的VoNR网络感知提升研究

无线通信

Radio Communication

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邮电设计技术/2023/11

——————————

收稿日期：2023-09-20

0 引言

5G 信号频段高，穿透损耗大，室内覆盖主要依靠

室分完成［1］

。在5G网络建设中后期，运营商主选有源

室分以满足高速率、大容量以及更丰富的应用需求，

同时将面临有源室分造价偏高的难题。

目前国内的有源室分基站主要来自传统主流设

备商的分布式皮基站和专业小基站设备商的扩展型

皮基站，只支持中国电信和中国联通共享，若能支持

中国移动、中国电信和中国联通全部共享，部署成本

将可能进一步降低。针对此现状，特对支持 3 家运营

商共享的有源室分的技术可行性和市场前景进行研

究评估。

1 有源室分系统介绍

有源室分系统采用基带单元、远端汇聚单元、无

线射频单元的 3级架构，将大功率 RRU 通过数字化技

术设计成多个小功率微型射频拉远单元，完成信号覆

盖，如图1所示。

基带单元（BBU）主要负责无线协议栈的实现，集

中管理基站系统，完成上下行的数据信令处理、资源

管理和操作维护功能，主要硬件构成如图2所示。

5G有源室分共享可行性研究

Feasibility Research on 5G Active Indoor System Sharing

关键词：

5G；有源室分；共建共享

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.010

文章编号：1007-3043（2023）11-0049-06

中图分类号：TN929.5

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

目前国内尚无支持 3 家运营商共享的有源室分产品，网络建设面临部署成本

高、物业协调困难和空间资源不足等问题。为了探索低成本、可共享的有源室

分系统，分析评估了支持中国移动、中国电信和中国联通等 3 家运营商共享有

源室分系统的技术和市场可行性。

Abstract：

At present，there is no active indoor system product in China that supports sharing among three operators，and network construction faces problems such as high deployment costs，difficulty in property coordination，and insufficient spatial resources.

In order to search low-cost，shareable active indoor system，it analyzes and evaluates the technical and market feasibility of

active indoor system product that supports China Mobile，China Telecom and China Unicom to share.

Keywords：

5G；Active indoor system；Co-construction and sharing

侯彦庄，陈小奎，吕正春（中国铁塔股份有限公司，河南 郑州 450000）

Hou Yanzhuang，Chen Xiaokui，Lü Zhengchun（China Tower Corporation Limited，Zhengzhou 450000，China）

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

引用格式：侯彦庄，陈小奎，吕正春. 5G有源室分共享可行性研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：49-54.

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2023/11/DTPT

远端汇聚单元（Radio HUB，RHUB）负责BBU与远

端射频单元之间数据的转发，内置 PoE（Power over

Ethernet）向远端射频单元供电，主要硬件构成如图 3

所示。

远端射频单元（pRRU）将基带信号调制到发射频

段，经滤波放大后通过天线发射；接收通道从天线接

收射频信号，经滤波放大后，采用零中频技术将射频

信号下变频，经模数转换为数字信号后发送给BBU进

行处理，其主要硬件构成如图4所示。

传统主流设备商基于已有市场和未来收益等方

面的考虑，明确表示无研发支持 3 家运营商共享的有

源室分产品的意愿，专业小基站设备商基于优化产品

性能、降低成本和推进 ORAN（Open Radio Access Net‐

work）标准化进程的考虑，对此有积极的意愿。因此，

对有源室分共享的可行性评估的调研目标以专业小

基站设备商为重点，基于扩展型皮基站对产品的可行

性进行评估。

2 有源室分共享可行性

3GPP TS 23.501［2］

在第 5.18 节网络共享中明确说

图1 有源室分系统架构

图3 RHUB硬件构成示意

图4 pRRU硬件构成示意

图2 BBU硬件构成示意

网线/光电复合缆

光纤

基带单元

远端汇聚单元

无线射频单元

远端汇聚单元

远端汇聚

单元

无线射频单元

内存单元

多核处理器

（CPU）

基带芯片 远端汇

聚单元

核心网

风扇

（FAN）

电源

模块

BBU

网管系统

时钟单元

CPRI/eCPRI接口

内存单元

高速接

口模块

高速接

口模块

PoE

PoE 远端射频单元

远端射频单元

CPRI/eCPRI接口

BBU

CPRI数据

处理模块

高

速

接

口

模

块

级联RHUB

RHUB

电源模块

CPRI/eCPRI接口

时钟单元

CPRI/eCPRI接口

CPRI/eCPRI接口

…… …… ……

LNA

PA

Transceiver 开关&

滤波器

CPRI/eCPRI接口

DDC/DUC I/Q

数

据

处

理

LNA

PA

Transceiver 开关&

滤波器

LNA

PA

Transceiver 开关& 数字处理单元 滤波器

高

速

接

口

模

块

RHUB

pRRU 天线（内置）

天线

（外置）

……

电源模块

…… ……

CFR

DPD

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

50

邮电设计技术/2023/11

明，目前只有 5G MOCN（Multi-Operator Core Network）

一种网络共享架构，只有 RAN 侧可共享，核心网不共

享，UE、RAN 和 AMF（Authentication Management Func‐

tion）均应支持运营商使用不止一个 PLMN ID 的能力，

具体如图5所示。

针对 MOCN 网络架构中的关键技术和处理流程，

包括共享网络的系统消息广播［3］

、PLMN 列表处理［4］

、

UE 网络注册、移动性管理［5-6］

等，3GPP 协议均有明确

说明，某公司发布的《5G RAN多运营商共享特性参数

描述》技术文档中也有其 gNodeB 侧目前最多可支持 6

个运营商共享的描述［7］

，说明支持中国移动、中国电信

和中国联通等 3 家运营商共享的有源室分，无论是协

议支持方面，还是产品实现方面，均是可行的。

通过与多个设备厂家进行论证，确定紧耦合共享

方案作为有源室分共享产品的开发架构（见图6）。

a）BBU、RHUB和 pRRU 全部共享，且来自于同一

厂家，以规避异厂家之间无法对接的情况。

b）BBU 通过传输与 3 家核心网和共享网管系统

建立连接。共享网管系统由设备承建方统一建设和

管理，承建方提供北向接口给各运营商网管进行网络

性能和状态查询、有限的配置管理，具体权限由承建

方和运营商商议确定。

c）中国移动与中国电信、中国联通之间独立载频

共享，中国电信与中国联通之间共载频或独立载频共

享。

参考国内已有支持 5G 的扩展型皮基站的关键技

术指标，结合各运营商对扩展型皮基站的设备技术规

范要求，确定有源室分共享产品的关键技术规格如表

1所示。

基于紧耦合共享方案和关键技术规格，进一步分

析有源室分共享产品的性价比，主要涉及体积、功耗

以及成本等方面的评估。

3 性价比分析

目前扩展型皮基站［8-9］

主要存在 3种架构，分别是

X86+FPGA、ARM+FPGA和ARM+SOC。

a）X86+FPGA 架构，X86 服务器实现 L2、L3 协议

栈，FPGA 处理信道编解码和前传等 L1 部分功能。产

品成熟度较高，是目前大部分扩展型皮基站厂家采用

的主流架构，体积、功耗和成本相对较高。

b）ARM+FPGA架构，将X86替换为ARM服务器，

表1 有源室分共享产品关键技术规格

图6 有源室分基站共享方案系统示意

频段范围/MHz

3 300~3 600

2 515~2 675

1 710~1 735

1 805~1 830

1 735~1 785

1 830~1 880

协议频段

N78

N41

Band3

Band3

IBW/MHz

100

100

20

20

小区规格①

4（2T2R）/2（4T4R）

4（2T2R）/2（4T4R）

2（2T2R）

2（2T2R）

小区带宽/MHz

100及其以下协

议规定带宽

20及其以下协

议规定带宽

天线类型

内置

外置

内置

外置

内置

外置

内置

外置

最大输出功率/mW②

2×250/4×250

3×2×125

2×250/4×250

3×2×125

2×125

3×2×50

2×125

3×2×50

通道③

2T2R/4T4R

2T2R

注：①N（aTbR）表示N个aTbR的小区；②a×b×c表示a个b通道的c mW的通道功率配置；③aTbR表示射频模块中有a个发射通道和b个接收通道。

图5 5G多运营商共享网络架构示意

中国

移动

网管 MME/AMF

SGW/UPF

中国移动

核心网

MME/AMF

SGW/UPF

MME/AMF

SGW/UPF

Itf-N

传输

传输

pRRU

F3/F4：中国电信和中国联通频率

F1/F2：中国移动频率

共享网管系统

RHUB

OM口

S1/Ng口 BBU

中国电信

核心网

中国联通

核心网

中国

电信

网管

中国

联通

网管

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业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业 F2

F1

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业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业 F2

F1

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业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业

业业业业业业业业业业 F2

F1 不不不不不不不不不不

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丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆 F4

F3

不不不不不不不不不不 不不不不不不不不不不

不不不不不不不不不不 不不不不不不不不不不

不不不不不不不不不不

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F3

不不不不不不不不不不

不不不不不不不不不不

不不不不不不不不不不

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不不不不不不不不不不

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丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆 F4

PLMN-中国移动 F3

PLMN-中国联通

PLMN-中国电信

…… NG RAN NG RAN NG RAN ……

N2/N3

无线接入网

运营商X

NG RAN

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

51

2023/11/DTPT

体积、功耗和成本更低，但成熟度和性能上限相比X86

较弱，前期开发需要更多的成本投入，目前国内使用

的厂家相对偏少。

c）ARM+SOC 架构，将 ARM+FPGA 中的 FPGA 和

部分功能模块（高速接口模块、DFE 芯片）替换为 SOC

芯片，体积、功耗和成本更具优势，可靠性更高。但平

台成熟度较弱，国内 5G SOC 基带芯片非常少，采用这

种架构的厂家非常有限。

相比于普通扩展型皮基站，支持 3 家运营商共享

意味着单站支持的小区数、频段数、带宽、通道数、数

据处理等方面的规格能力均需提升，进而对设备提出

了新的要求（见图7）。

a）X86+FPGA 架构产品，普通 CPU 需替换为性能

更强的高规格 CPU，FPGA 芯片、电源、内存以及光模

块等也需要提升规格能力。

b）ARM+FPGA/SOC 架构产品，本身硬件处理能

力相对较强，除了电源模块、内存、光模块等替换为高

规格的产品之外，将产品内部的软件部分进行匹配升

级即可满足支持3家运营商共享的规格需求。

RHUB中的FGPA芯片、PoE供电模块规格能力也

需要增强（见图8）。

a）FPGA 需要替换为更高规格的芯片，以应对大

带宽带来的更大、更高速的CPRI/eCPRI I/Q数据流。

b）RHUB 上供电模块 PoE 的规格需要提升，以应

对pRRU侧带宽增加导致的功耗抬升。

pRRU中的FPGA/SOC芯片能力需要增强，同时需

要增加天线阵子和相关射频器件，如图9所示。

a）X86/ARM+FGPA 架构内部的 FPGA 芯片规格

图8 共享有源室分RHUB硬件变化示意

图9 共享有源室分pRRU硬件变化示意

图7 共享有源室分BBU硬件变化升级示意

内存单元

处理器

（CPU）

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基带处

理单元

风扇

（FAN）

电源

模块

时钟单元 丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆

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内存单元

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高规格处理

器（CPU）

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风扇

（FAN）

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丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆

电源

模块

时钟单元

基带处

理单元

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规格能力提升

普通扩展型

皮基站BBU

共享型扩展型

皮基站HUB

CPRI/eCPRI

接口

高

速

接

口

模

块

高速接

口模块

高速接 CPRI 口模块 数据

处理

模块

时钟单元

CPRI/eCPRI接口

PoE

PoE

电源模块

CPRI/eCPRI

接口

CPRI/eCPRI

接口

内存单元

CPRI/eCPRI

接口

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高

速

接

口

模

块

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高速接

口模块

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高速接

口模块

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CPRI

数据

处理

模块

时钟单元

CPRI/eCPRI接口

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CPRI/eCPRI

接口

内存单元

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规格能力提升

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PoE

PoE

电源模块

CPRI/eCPRI

接口

……

普通扩展型皮基站RHUB 共享型扩展型皮基站RHUB

…… …… ……

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开关&

滤波器

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开关&

滤波器

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I/Q

数

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处

理

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数字处理

单元

电源模块

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开关&

滤波器

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LNA

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PA

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新增器件

普通扩展型皮基站pRRU 共享型扩展型皮基站pRRU

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Transceiver

CPRI/eCPRI

接口

开关&

滤波器

开关&

滤波器

LNA

PA

天线

DDC/

DUC

I/Q

数

据

处

理

数字处理

单元

电源模块

LNA

PA

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开关&

LNA 滤波器

PA

天线

DDC/

DUC

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Transceiver

CPRI/eCPRI

接口

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

52

邮电设计技术/2023/11

能力需要提升，数字处理单元内部器件为支持大带

宽、多制式，需要替换为高规格芯片；ARM+SOC 架构

内部的 SOC芯片能力需要进行升级以适应大带宽、高

速率的需求。

b）支持频段从之前的 2 频到全部共享后的 4 频，

其内部需要增加配套的天线阵子和射频器件，包括射

频收发器、功放、合路器和滤波器等。

基于以上 BBU、RHUB 和 pRRU 的变化，将对产品

的体积、功耗和成本产生如下影响。

a）BBU 和 RHUB 的体积保持不变，仍分别是 2U

和 1U，主要原因是其变化主要是芯片、器件规格能力

的提升，对体积影响非常有限；pRRU的体积预计将增

加 50% 左右，将由现有产品的 2.4 L 左右增加到 3.5 L

左右，主要原因是内部需要增加新的天线阵子和射频

器件。图10是6家扩展型皮基站厂家调研情况。

b）X86+FGPA 架构的共享型扩展型皮基站的

BBU功耗会提升20%~50%，由原有的200~300 W增加

到 300~350 W，ARM+FPGA 和 ARM+SOC 架构的共享

型扩展型皮基站的 BBU 功耗会提升 10%，由原有的

150~200 W 增加到 170~220 W。RHUB 的功耗提升

10%左右，由原有的50~55 W增加到55~60 W。pRRU

的功耗预计会提升 30~50%，由现有 40 W 左右提高到

50~60 W。图11是5家扩展型皮基站厂家调研情况。

基于以上评估分析，参考扩展型皮基站厂家反馈

的 各 级 设 备 价 格 占 比（BBU∶RHUB∶pRRU 为 8∶1∶

1.2），结合某运营商 2022—2023年扩展型皮基站设备

集采价格，当pRRU采购规模达到万级以上时，相较于

普通2频扩展型皮基站，存在如下情况。

a）X86+FPGA 架构，共享型扩展型皮基站的 BBU

成本提升 100%，由 15 000~17 000 元增加到 30 000~

34 000 元；RHUB 的成本预计会提升 20% 左右，由

1 850~2 100元增加到 2 250~2 550元；pRRU 的成本提

升80%左右，由2 250~2 600元增加到4 100~4 700元，

结合当前运营商常用的集采模型（BBU∶RHUB∶pRRU

为1∶4∶32）测算，1套产品的总体价格预计在170 200~

194 600元，较现有1套产品价格提高80%左右。

b）ARM+FPGA 架构 ，共享型扩展型皮基站的

BBU 成本提升 50%，由 21 200 元增加到 31 800 元；

RHUB的成本预计会提升20%左右，由2 600元增加到

3 100元；pRRU的成本提升 80%左右，由 3 200元增加

到 5 800 元，结合运营商集采模型测算，1 套产品的总

体价格预计在229 800元左右，较现有1套产品价格提

高71%左右。

c）ARM+SOC 架构，共享型扩展型皮基站的 BBU

成本提升50%，由17 500元增加到26 250元；RHUB的

成本预计会提升 20% 左右，由 2 150 元增加到 2 600

图10 共享有源室分pRRU体积评估情况

图11 共享有源室分各设备功耗变化情况

厂家B（X86+FGPA） 厂家G（X86+FGPA）

普通2频pRRU功耗（W）

厂家X（ARM+SOC） 厂家J（X86+FGPA） 厂家H（ARM+FGPA）

普通2频BBU功耗（W）

3家共享BBU功耗（W）

3家共享pRRU功耗（W） 普通2频RHUB功耗（W）

3家共享RHUB功耗（W）

BBU功耗增加比例（%） RHUB功耗增加比例（%） pRRU功耗增加比例（%）

400

350

300

250

200

150

100

50

0

功耗/W

60

增加比例/%

50

40

30

20

10

0

200

220

55 60

40 60

266

320

55 60

40 60

300

350

50 55

40 50

200

300

50 55

40 50

150

170

45 50 32 48

厂家X 厂家S 厂家B 厂家G 厂家J 厂家H

4

3家共享pRRU体积（L）

普通2频pRRU体积（L） 增加比例（%）

3

2

1

0

60

40

20

0

体积/L

比例/%

2.4

3.5

2.4

3.5

2.5

3.5

2.3

3.5

2.5

3.5

2.4

3.5

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

53

2023/11/DTPT

元；pRRU 的成本提升 80% 左右，由 2 600 元增加到

4 700 元，结合运营商集采模型测算，1 套产品的总体

价格预计在187 050元左右，较现有1套产品价格提高

71%左右。

结合以上分析，得出如下结论。

a）无论是哪种架构产品，共享型皮基站 BBU 和

RHUB体积不变，pRRU体积控制在原来的1.5倍之内，

但相较于单运营商独建，BBU、RHUB 以及 pRRU 的个

数减少，降低了站点协调难度。

b）X86+FPGA、ARM+FPGA/SOC 架构的 1 套共享

型皮基站，按照运营商采购模型测算，相较于单运营

商独建，功耗分别节省35%~40%和35%。

c）X86+FPGA、ARM+FPGA/SOC 架构的 1 套共享

型皮基站，按照运营商采购模型测算，整套设备成本

分别增加80%、71%左右，共享时若单运营商按行业惯

例 0.6 的折扣系数计价，成本分摊后为单个运营商的

1.08和1.03倍。

4 市场前景分析

前面章节已分析确认有源室分共享产品的实现

在技术方面完全可行，并通过与多个设备商进行调

研，详细对比分析了设定的有源室分共享产品的性价

比，接下来从运营商接受度、设备商意愿、产业链影响

等方面进行市场前景分析。

对运营商而言，有源室分完全共享可节省天线/头

端点位、降低协调难度、降低设备功耗、节省电费开

支，还能助力国家“双碳”战略，但也面临着无成本优

势、网络控制权易被削弱、多家运营商在规划、建设、

优化和维护时较难协调以及无法保证不同运营商网

络的差异性等诸多问题。因此，经综合评估，在当前

的背景下，运营商对有源室分共享产品将持谨慎态

度，短期内不会在此方面有过多投入。

对专业小基站设备商而言，有源室分共享产品研

发可提升其行业参与度、提高技术服务能力、推进

ORAN标准进程，但也面临着需求量不确定、产品研发

存在一定难度、共享后绝对出货量降低等问题，从与

多个设备商的交流情况来看，大部分设备商对有源室

分共享产品的前景持悲观态度。

对于产业链而言，国内产业链的发展失衡影响产

品研发，大多数专业小基站设备商仍然使用英特尔

X86 方案，另外国际产业链的不稳定也将影响产品规

模交付。

5 总结与展望

经综合评估分析，明确支持 3 家运营商共享的有

源室分产品技术上完全可行，但市场层面困难重重，

在现有阶段下推动有源室分产品的研发和应用将面

临巨大风险和挑战。但通过分析研究，认为 ARM+

SOC 架构将是扩展型皮基站产品未来发展的主要方

向，相对于X86/ARM+FPGA架构，其成本、功耗和体积

方面更具优势。虽然目前成熟度偏低，研发的厂家较

少，前期研发成本会影响产品成本，但随着国产 SOC

芯片技术的不断进步，国内产业链的不断成熟，投入

研发厂家的不断增多，其产品将更加成熟和更具优

势。

参考文献：

［1］ 赛迪智库无线电管理研究所，《通信产业报》全媒体，等 . 5G 十大

细分应用场景研究报告［J］. 通信产业报，2019（9）：9.

［2］ 3GPP. System architecture for the 5G System（5GS）：3GPP TS

23.501 V17.5.0［S/OL］.［2023-02-16］. ftp：//3gpp.org/specs/.

［3］ 3GPP. NR；Radio Resource Control（RRC）；Protocol specification：

3GPP TS 38.331 V17.1.0［S/OL］.［2023-02-16］. ftp：//3gpp. org/

specs/.

［4］ 3GPP. Non-Access-Stratum（NAS）functions related to Mobile Sta‐

tion（MS）in idle mode：3GPP TS 23.122 V17.7.0［S/OL］.［2023-02-

16］. ftp：//3gpp.org/specs/.

［5］ 3GPP. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）and

Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E-UTRAN）；

Overall description；Stage 2：3GPP TS 36.300 V17.1.0［S/OL］.

［2023-02-16］. ftp：//3gpp.org/specs/.

［6］ 3GPP. NR；NR and NG-RAN Overall description；Stage-2：3GPP TS

38.300 V17.1.0［S/OL］.［2023-02-16］. ftp：//3gpp.org/specs/.

［7］ 华为技术有限公司 . 5G RAN 多运营商共享特性参数描述［EB/

OL］. ［2023-03-08］. https：//support. huawei. com/hedex/hdx. do?

docid=DOC1100894224.

［8］ 缪子晖，黄泽波，贾晓光 . 基于扩展型皮基站的 5G和家宽融合解

决方案研究［J］. 广东通信技术，2023，43（2）：4.

［9］ 王文栋 . 关于扩展型皮基站的应用与优势探讨［J］. 信息通信，

2019（10）：2.

作者简介：

侯彦庄，毕业于重庆邮电大学，工程师，硕士，主要从事5G室分产品创新与研究、网络规

划优化等工作；陈小奎，毕业于北京邮电大学，工程师，硕士，主要从事5G室分天线和物

联网的研究工作；吕正春，毕业于重庆邮电大学，工程师，硕士，主要从事5G室分产品创

新与研究、网络优化等工作。

侯彦庄，陈小奎，吕正春

5G有源室分共享可行性研究

无线通信

Radio Communication

54

邮电设计技术/2023/11

——————————

收稿日期：2023-09-15

0 引言

随着 5G MEC 边缘云在全国推广，边缘云已成功

应用于工业制造、电力、矿产、港口、交通、医疗等20多

个重要行业，并打造出多个商用标杆。在AGV设备协

同、AR/VR 视觉、高清视频、AI 安防等场景中，边缘云

有效提升了企业生产效率，显著降低了生产成本［1］

。

随着行业数字化转型的深入推进，5G应用逐步嵌入核

心生产场景，越来越多企业客户对边缘云 CT 与 IT 融

合运营、网络能力开放调用和场景化一体能力整合等

方面提出共性诉求，边缘云能力亟待开放［2］

。

1 MEC边缘云技术特点

MEC 边缘云是 5G 时代的关键技术之一，通过在

用户边缘侧设立边缘分流与算力节点，为客户提供

ICT 融合服务，满足车联网、云 AR/VR、云游戏、无人

机、高清直播、工业控制等5G新场景对网络低时延、确

定性需求［3］

。5G MEC 边缘云概念如图 1 所示。MEC

边缘云具有以下核心特性。

a）高效率：通过 UPF 和算力下沉，实现数据本地

卸载，降低传输时延，提高计算效率。

b）易管理：结合边缘云平台和自服务控制台，轻

MEC边缘云能力开放研究与实践

Research and Practice on MEC Edge Cloud Capability Opening

关键词：

5G；MEC；边缘云；能力开放

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.011

文章编号：1007-3043（2023）11-0055-07

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

随着 5G边缘云在各行业的应用从“试水区”迈入“深水区”，它对网络能力定制

化、客户自服务提出了更高要求。提出了 1 个 3 层能力开放构架，该架构基于

MEC平台实现各项网络原子能力的个性化定制与对外开放，并在工业互联网、

智慧教育、智慧港口等行业进行大规模推广使用。

Abstract：

With the application of 5G edge cloud in various industries moving from the \"testing zone\" to the \"deep water zone\"，it has put

forward higher requirements for customized network capabilities and customer self-service. A three-layer capability opening

architecture is proposed，which is based on the MEC platform to achieve personalized customization and openness of various

network atomic capabilities，and has been widely promoted and used in industries such as industrial internet，smart education，

and smart ports.

Keywords：

5G；MEC；Edge cloud；Capability opening

袁 健1

，徐 舒2

，龙 湛1

，潘桂新1

，林作志2

（1. 中国联通广东分公司，广东 广州 510630；2. 中国联通韶关分公司，广东 韶

关 512000）

Yuan Jian1

，Xu Shu2

，Long Zhan1

，Pan Guixin1

，Lin Zuozhi2

（1. China Unicom Guangdong Branch，Guangzhou 510630，China；2. Chi⁃

na Unicom Shaoguan Branch，Shaoguan 512000，China）

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

数据通信

Data Commuincation

引用格式：袁健，徐舒，龙湛，等. MEC边缘云能力开放研究与实践［J］. 邮电设计技术，2023（11）：55-61.

55

2023/11/DTPT

松实现对网络开放能力以及边缘云资源的管理，提高

客户管理效率。

c）全生态：结合中国联通自研产品，联合合作伙

伴构建开放生态，创造性地赋能垂直行业，提供丰富

的行业应用［4］

。

2 边缘云开放架构设计方案

2.1 边缘云开放架构设计

从运营商的角度来看，MEC 边缘云是 CT 与 IT 融

合的服务节点，其能力开放既包含了分流网元功能的

定制和基于边缘云平台的增值能力集成开放，也包含

了面向场景的一体化融合封装和开放调用［5］

。为此，

我们设计了一个三层能力开放构架，并在工业互联

网、智能建造、智慧医疗、智慧教育、车联网、智慧港

口、智慧电力、智慧物流等各行各业进行大规模推广

使用。如图2所示，该架构包括基础层、增值层和服务

层。

a）基础层：依托关键网元自研，实现无线接入、网

络承载、网络分流能力定制，叠加ICT-IaaS和GPU等，

按需组合提供基础能力。

b）增值层：基于边缘云平台，围绕能力集成和运

营服务，实现专网自服务、主动态势感知、5G LAN、5G

定位等增值能力的开放。

c）服务层：打造统一的边缘能力开放入口，实现

面向客户自服务、创新应用调度分发、5G 创新实验室

测试、增值能力集成开发等多场景的一体化整合和标

准调用。

2.2 基础网元功能定制与开放

在 5G 技术中，与边缘云相关的网元包括：数据转

发面网元 UPF 和信令面核心网元 AMF、SMF、UDM

等［6］

。如表 1所示，运营商结合网元对转发性能、存储

等方面需求特性进行自主研发，通过定向强化相关核

心性能进行软硬件配置和裁减，降低不必要的资源开

销，实现成本和能耗效益的优化，同时还可按需支持

客户场景定制、国产信创适配和信令面新特性开放等

需求。

2.3 增值能力集成开放

在 5G 技术中，MEC 边缘云以 ICT 融合底座为基

图1 5G MEC边缘云概念

UPF+MEP

LBO ULCL

应用

1

应用

3

应用

2

NAT DNS

异构计算硬件平台

图2 MEC边缘云能力开放构架

规模推广 工业互联网 智能建造 智慧医疗 智慧教育 车联网 智慧港口 智慧电力 智慧物流 ……

算网服务开放平台

标准封装、定制对接、按需随选

基

础

层

网络能力开放

增

值

层

服

务

层

运营服务化

客户自服务

创新应用调度分发

5G创新实验室测试

增值能力集成开放

统一入口、自助服务、可视可管

一点创新、按需推送、择优推荐

测试验证、产品评估、行业支持

主动态势感知…… 5G LAN 5G定位……

网络承载能力

ICT-IaaS

网络能力开放

无线接入能力 网络分流能力

GPU

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

数据通信

Data Commuincation

56

邮电设计技术/2023/11

础，从 2 个维度实现能力开放：一是从连接出发，融合

5G LAN、融合定位、超大上行等创新技术，开放能力，

为 5G 智慧工厂、园区安防、智能仓储等多样化场景赋

能；一是从运营出发，针对客户端到端运营难点，开放

一体化融合运营能力，从端到端融通、可视到开放管

理能力，再到主动态势感知服务，层层递进帮助客户

实现智慧运营［7-8］

。

具体说来，如图3所示。在创新集成方面，开放了

5G 核心网新性能。通过 5G LAN 的末端层二组网，提

升网络服务效率；通过边缘云平台与定位引擎的融合

设计，实现了精准至米级的 5G 融合定位；通过无线载

波聚合和时隙配比优化实现超大上行传送能力，基于

边缘云集成配置和管理能力。在运营赋能方面：

a）实现网络、云、终端端到端可视。基于端到端

网络数据融通，展示园区内的终端、基站、机房、UPF、

传输、MEC 等资源及告警等信息，为客户提供一屏可

视和集中监控能力。

b）实现资源管理能力开放。打造网络资源、云资

源、号卡管理等功能开放：基于 Mp2 接口实现边缘网

络服务能力开放，包括网络分流管理、会话级带宽管

理、DNS重定向等；基于访问控制功能开放构架，面向

客户自助提供各类云资源的开关起停、权限管理及安

全备份服务；基于终端解耦集成，提供终端信息查询，

开放终端重启等授权操作并支持定制开发。

c）提供主动态势感知服务。依托端网联动的主

动探测感知和基于大数据的智能建模，从客户专网向

内部局域网延伸，实现质量分析评价和自动化响应，

助力客户迈向网络自智。

2.4 统一服务封装和调用

MEC 边缘云能力开放平台是面向行业客户提供

的云网融合统一能力开放的服务门户，为客户提供边

缘云开放构架中的各类自监控、自运营、自管理能力，

并与行业应用、行业终端、安全服务集成融合。通过

智能化、融合化服务能力，该平台可满足企业数字化

转型需求，有效帮助客户提升数字化能力，降低运营

成本［9］

。能力开放平台构架如图4所示。

边缘云能力开放平台具有以下核心能力：

a）统一服务门户。基于统一服务门户，提供基础

网元定制开放和增值能力集成开放能力，以标准化接

口封装原子能力，对外提供按需调用；同时整合面向

产品全生命周期的运营管理能力，面向客户开放服

务。

b）集成与测试。集成专业化沙箱测试环境，实现

对边缘云的网元、平台、增值能力、应用的一体化集成

测试和验证。

c）应用管理。基于 MEC 边缘云“中心+边缘”节

点构架，实现边缘云应用编排、开户、计费、产品上架、

对比项目

产品种类

能力定制

设备适配

定价

普通边缘云

单版本

依赖主设备商能力供

给及设备解耦

-

成本较高

自研网元边缘云

多版本、可定制

提供UPF裁剪轻量化、5GC新特性能

力开放

信创适配，支持国产芯片，如海光等

按需随选，同类产品成本低50%

表1 自研网元边缘云与普通边缘云对比

基于5G NR定位，融合多种技术择优定位

5G融合定位

从连接出发，开放能力，

面向多样化场景赋能

5G+人员安防管理

5G智慧工厂组网

5G+智能仓储

5G+自动驾驶

5G+AI机器视觉

……

面向客户运维难点，

层层递进赋能，按需

随选

敏感业务保障

网络控制管理

常规运维

参观展示

打造自智网络

……

网络能力开放

终端间层二组网互联，无感适配现有架构 从专网向内网延伸，智能分析，主动响应

运营服务化

5G LAN

5G超大上行

突破上行带宽瓶颈，容纳大容量上行需求

态势感知

管理开放

面向客户开放带宽、黑白名单等自治能力

端到端专网数据融通，一屏开放可视

一屏可视

边缘云能力开放平台

…… ……

标准调用 统一入口

MEC边缘云 边缘云网络分流 边缘云平台

图3 MEC边缘云增值能力集成开放示意

数据通信

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袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

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2023/11/DTPT

下单、运维、告警等功能的应用管理，从而快速实现

“一点部署，全网复制”。

3 边缘云能力开放实践案例

3.1 打造工业互联网5G专网，形成产业示范基地

某省联通与某企业联合打造5G+工业互联网智慧

园区标杆项目，旨在解决园区面向工业 OT/IT 两张网

烟囱式系统建设难管理以及以太网线、光纤、Wi-Fi为

主的组网方式难以满足柔性制造需求等痛点［10］

。该

项目提出了“5个一”5G创新升级体系，即一张5G工业

内网、一朵企业专属边缘云、一套端到端工业切片、一

组5G工业创新应用、一个5G行业赋能平台。

如图 5所示，该项目构建了一套双 MEC 独立下沉

的5G行业虚拟专网，以满足工业生产对网络的安全隔

离、即用即有、自主可控等需求。基于独立下沉MEC，

关键设备数据采集管理平台直接部署在MEC平台上，

实现了就近接入和多点协同。项目的整体结构如图6

所示，共分为终端层、网络层、平台层和应用层等4层。

该项目采用 5G+TSN、5G LAN、5G 专网自服务管理平

台等创新技术，实现了厂区5G专网从建网、组网、管网

到用网的一站式共维共管。同时，该项目支撑了应用

层质量检测、故障诊断、预测性维护、远程控制、智能

巡检、辅助装配、仓储物流、安全监控等 8 类场景的高

效运行。

在建网方面，超高可靠核心网确保当运营商网络

出现故障时，厂区内5G业务正常运行，5G切片为厂区

不同场景提供不同网络特性的保障服务，确保关键业

务不受网络负荷的影响。在组网方面，5G 2B 一朵云

实现了行业专网互联网化运营，为厂区提供敏捷高效

的专网服务。MEC 跨域协同实现了厂区业务核心数

据的上报需求。在管网方面，网络、终端、应用管理服

务平台为厂区提供 5G 产品自监控、自运营、自管理的

服务能力，最终达到可视、可管、可控、可用、可维的目

标。一体化维护和远程监控体系提供无间断 7×24 h

监控，实现了维护服务能力开放。在用网方面，工业

内网探测终端进一步确保网络的高可用能力，5G LAN

支持工业设备通过厂区5G虚拟专网实现二层互联，超

大上行对上行速率敏感的应用场景进行了灵活适配，

边缘网络能力开放为厂区提供了基于边缘 UPF 的 IP

分流、DNS分流、带宽管理、流量控制和访问控制功能

AI视频监控

UPF

5G承载

5G NR

工业网关

视频采集

5G折弯机

5G核心网

5G工业相机 AGV

… …

5G堆垛机

5G机器人

5G NR

基站布局

某企业内网

AR远程装配

无纸化首检

…

AGV

巡检机器人

上行大带宽切片

下行大带宽切片

低时延高可靠切片 专网数据流

图5 某企业5G专网组网示意

图4 能力开放平台构架

边缘

节点

边缘云协同控制中心

中心

节点

MEC MEC 边缘

节点 MEC MEC

应用实例化

业务推送 （一点部署，全网复制） 业务推送

边缘云能力开放平台

集中运营

产品商城

客户自服务

应用仓库

运营人员 行业客户 合作伙伴

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

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Data Commuincation

58

邮电设计技术/2023/11

调用，可满足自主灵活调配网络的刚需，有效降低网

络运营难度，提高生产效率。

在方案应用后，大幅缩短了制造产线的改造周

期，时延低至 9 ms，强化了网络端到端可管可控能力，

流程数据共享水平全面提升，真正实现了面向柔性生

产和精益管理的应用赋能。同时，某省联通依托边缘

云平台，面向工业场景开放端到端数据运营能力，并

集成了 AR/AI 等创新应用，提出了基于 5G MEC 边缘

云的工业互联网标准解决方案，打造了产业示范基

地。

3.2 打造5G教育专网，提供极致校内外网访问体验

针对传统VPN操作复杂、无法同时访问互联网和

校园内网、上网速率低和安全性差，以及网络功能相

对单一等问题，某省联通开放了上行分流器（UpLink

Classifier，ULCL）技术和网络头增强能力，并基于MEC

平台集成了一系列增值应用能力［11］

。为了满足高校

师生随时随地访问教务系统、电子图书馆、知网应用

或远程上网课等需求，某省联通联合某大学打造了5G

教育专网，提供轻便快捷的网络服务，实现了在移动

场景下全省一张网的高速安全、不换卡不换号无感访

问校内网资源和互联网内容［12］

。

该项目研究基于教科网的 5G 绿色校园专网及其

在智慧校园中的应用，主要包括5G绿色校园专网构建

以及 5G 智慧校园应用 2 个方面。项目将建成华南地

区首个基于教科网的共享型5G教育行业虚拟专网，并

探索基于该5G专网的智慧校园应用。

首先，项目研究了基于教科网的5G绿色校园专网

组网方式，依托教科网华南地区网络中心现有的网络

基础，通过在华南地区网络中心下沉部署一套教育行

业共享的 5G 专网设备，利用 ULCL 技术，为接入教科

网的各学校提供一种低成本、简单、快速、安全的5G专

网构建方法。

其次，项目基于 5G 专网，结合 MEC、AR/VR、人工

智能、物联网、5G 消息等技术，探索 5G 智慧校园管理

平台、5G 智慧消息平台、5G 互动直播教学、5G 节能管

控系统、5G 同声传译、5G 智能化考场等智慧校园应

用，促进了5G在教育行业的规模部署。通过在省教科

网核心机房内下沉部署MEC边缘云，建设教育大数据

平台、公共服务平台、AR/VR 云平台、智慧学习中心，

实现了区域教育资源共享与流量本地卸载［13］

。

基于某省教科网以及联通5G网络基础，构建了一

张“端-网-安-边-云-应用”融合协同的平台，整体框

架如图7所示，主要包含一张5G教育专网、一朵5G教

育区域云，以及N个5G+智慧教育特色应用。

故障诊断 远程控制 智能巡检 仓储物流

空调自动电子

检漏智能监控

边缘AI预测

运维应用

AR远程

装配辅助

质量检测 预测性维护 装配辅助 安全监控

机器视觉电气

安全自动测试

设备在线

故障诊断管理

商检精准

自动诊断

预测性维护 数字化

虚拟工厂

移动智能

工作终端

无纸化

首检

机器人

移动巡检

工艺动作

行为识别

智慧物流

AGV

物流智能

定位

智慧园区

AI合规

监控

一

体

化

维

护

和

远

程

监

控

超高可靠

核心网

网络、终端、应用管理服务平台

5G数据中心中台

……

5G管网

5G建网 5G组网

5G切片

5G+TSN 5G安全

5G 2B

一朵云 超级漫游

MEC跨域组网

5G+MEC

AGV PDA 工作终端

工业内网探测终端

RedCap简化终端

5G基站 5G基站

KIVA机器人 智能机组 摄像头

5G用网

5G Lan 超大上行

5G融合定位平台

边缘网络能力开放

应

用

层

平

台

层

网

络

层

终

端

层

图6 某企业5G专网项目整体架构

数据通信

Data Commuincation

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

59

2023/11/DTPT

3.3 推进智慧海洋牧场建设，高标准建设需求倒逼5G

赋能

在政策方面，根据《中华人民共和国国民经济和

社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲

要》，国家与广东省全方位进行政策规划和部署，以拓

宽海洋牧场的市场容量［14］

。在需求方面，渔业养殖人

工成本高、养殖风险大；渔船海上信号弱、基数大、监

管难；进出渔港监管难度大、交易数据不清晰等问题，

亟需5G赋能海洋牧场建设，突破海上无网络或传统网

络传输弱势问题，助力海洋牧场发展再上新台阶［15］

。

同时，推进可视化、信息化、智能化高标准海洋牧场的

建设要求也在倒逼5G赋能。

如图 8和图 9所示，在某海洋牧场项目中，某省联

通建设海洋牧场 5G 基站，打造 5G 专网，结合物联网、

海洋牧场5G网络

联通基础能力支撑 物联网

沿岸基站 海上基站

“1平台”

服务对象 “3大服务工程” 建设目标

海洋牧场

综合管理

平台

农业农村管理部门 养殖企业 船主 产得好 管得好 卖得好 服务好

数据中心 综合管理系统 海洋牧场一张图 综合服务门户

数字渔业服务工程 数字渔船服务工程 数字渔港服务工程

5G物联网监控

5G智能渔机

生产管理系统

渔船台账管理

智能执法管理

5G渔船定位管理

智能告警管理

智能通知管理

5G渔港管理

数字渔港管理

渔港交易中心

渔港公共服务 渔旅休闲服务

渔港大脑

渔港全景可视化

业务智能管理

综合指挥中心

大数据 云计算 区块链 人工智能 5G

图8 某5G智慧海洋牧场服务体系架构

室外宏站

某省教科网

5G SA

联通5G网络

室内微站

智慧课堂 融合媒体 5G消息 校园管理

5G手机 5G采编播设备 个人电脑 5G背包 5G门禁 5G摄像头 AR/VR 智能表计

边缘接入转发能力 边缘云资源能力

统一认证门户 专网融合认证网关 专网自服务平台

教科网平台

edu服务 教育大数据平台 融媒体服务平台 智慧短信平台 教育资源中心

校内平台

云

应用

边

安

端

网

图7 基于教科网的5G教育专网及其应用项目整体框架

数据通信

Data Commuincation

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

60

邮电设计技术/2023/11

大数据、云计算、区块链、AI 人工智能等技术，构建实

用性高、示范性强的“1+3”智慧海洋牧场服务体系

——1个平台（海洋牧场综合管理平台）和 3个产业服

务工程（数字渔业服务工程、数字渔船服务工程和数

字渔港服务工程）。通过在MEC平台上部署数字渔业

服务、数字渔船服务和数字渔港服务等应用平台，对

内部系统进行统一编排，使所有数据和服务都能够在

边缘计算节点上得到快速处理和响应，从而提高了平

台应用的访问效率与稳定性。此外，MEC平台还提供

了与外部第三方平台的无缝集成能力，使得智慧海洋

牧场服务体系能够与其他系统进行数据共享和业务

协同。

整个海洋牧场体系方案的目标是实现“产得好、

管得好、卖得好、服务好”，通过建设 5G智慧海洋示范

产业区域，实现了渔业、渔船、渔港的创、精、智、专的

生产与管理，为智慧渔业提供了有力保障，更好地服

务于渔船船主、养殖企业和农业农村管理部门。

4 结语

本文从新形势下 MEC 边缘云能力开放的共性需

求出发，结合某省联通边缘云的实践创新，提出了一

套三层能力开放构架。通过基础网元功能定制与开

放、增值能力集成开放以及统一服务封装和调用，提

供云网融合能力开放服务，以满足客户的各种场景需

求。此外，本文以工业制造、教育行业和海洋牧场的3

个案例为辅助说明，为MEC边缘云持续创新发展提供

借鉴和参考。

参考文献：

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21］. http：//cicc2022. china-cic. cn/tx/Webfile/upload/2022/12-11/

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化，2023（10）：64-65.

图9 某5G智慧海洋牧场专网建设方案

作者简介：

袁健，毕业于上海交通大学，现任中国联通广东省分公司党委副书记、副总经理，高级工

程师，主要从事通信技术研发指导与通信项目运营管理工作；徐舒，毕业于华中科技大

学，高级工程师，主要从事通信项目运营管理和网络基础建设规划工作；龙湛，毕业于华

南师范大学，工程师，主要从事创新网络产品设计与规划工作；潘桂新，毕业于华南理工

大学，教授级高级工程师，主要从事通信技术研发与网络产品创新指导工作；林作志，毕

业于南京邮电大学，工程师，主要从事通信项目运营管理和网络基础建设规划工作。

水质监测设备 数字渔业服务

数字渔船服务

数字渔港服务

中国联通侧核

心网（控制面）

巡检无人船

渔船定位终端

水上/下

摄像头

渔港雷达光电设备

5G CPE

5G MEC

MEC

平台

防火墙 UPF 交换机

应用平台

5G

袁 健，徐 舒，龙 湛，潘桂新，林作志

MEC边缘云能力开放研究与实践

数据通信

Data Commuincation

61

2023/11/DTPT

——————————

收稿日期：2023-10-10

0 引言

近年来，云计算、5G等新兴业务场景不断涌现，而

IPv6得益于其可扩展性、安全性及易与 SDN结合等特

点，被认为是下一代互联网的创新起点。因此，由各

类 IPv6相关网络技术协议组成的“IPv6+”技术体系可

以看作是面向5G 和云时代的新型智能 IP 网络体系。

基于 IPv6 的段路由（Segment Routing over IPv6，

SRv6）是运营商网络向“IPv6+”技术体系演进的第一

个基础阶段的重要技术实践，是基于源路由（Segment

Routing，SR）理念设计，在IPv6网络转发数据分组的一

种技术，也是当下最热门的SR和IPv6这2种网络技术

的结合体。SRv6 具备的 Native IPv6 属性保证了网络

任意节点间的可达性，同时其强大的网络可编程能力

能更好地满足网络业务的SLA需求，这使得SRv6成为

IPv6时代最有前景的网络技术。因此，网络运营商一

方面需要推动现有承载业务的大型网络的演进，另一

方面也需要挖掘业务场景，使SRv6能够真正带来商业

价值。

1 SRv6相关技术介绍

1.1 什么是SRv6

运营商网络向SRv6技术

演进的方案研究

Research on Evolution of Operator Network to SRv6 Technology

关键词：

运营商；网络；IPv6+；SRv6；演进

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.012

文章编号：1007-3043（2023）11-0062-05

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

阐述了运营商网络向 IPv6+演进的趋势和作为 IPv6+重要技术实践的 SRv6 技

术的主要优势，分析了运营商在广域网上部署 SRv6技术的典型应用场景。结

合运营商网络实际情况，提出了 SRv6演进及部署的可行方案，并针对 SRv6的

支持情况给出了业务承载方案，为运营商SRv6的现网部署及应用提供参考。

Abstract：

It describes the evolution trend of operators' network to IPv6+ and the main advantages of SRv6 technology，which is an important technical practice of IPv6+，and analyzes the typical application scenarios of SRv6 technology deployed by operators on

the WAN. Combined with the actual situation of operators' network，it puts forward a feasible plan for how to evolve and deploy SRv6，and gives a service bearer plan for the scope of SRv6 transformation，which provides a reference for the deployment and application of SRv6 in the existing network of operators.

Keywords：

Operators；Network；IPv6+；SRv6；Evolution

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京100048）

Zhang Guiyu，Liu Bowen，Ma Jichun，Liang Xiaochen（China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Bei⁃

jing 100048，China）

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨

运营商网络向SRv6技术演进的方案研究

数据通信

Data Commuincation

引用格式：张桂玉，刘博文，马季春，等. 运营商网络向SRv6技术演进的方案研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：62-66.

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邮电设计技术/2023/11

SRv6 是 SR 技术在 IPv6 网络平面的应用。SRv6

直接使用IPv6地址作为转发标签，在控制面和数据面

实现了统一承载。云、管、端基于统一的 IPv6 标准协

议实现端到端可管可控。SRv6 技术在 IPv6 报文中新

增 SRH（Segment Routing Header）报头，用于存储 128

bit的SRv6 SID（Segment ID）列表。

SRv6 SID 同时提供路径和业务规划的能力。在

网络和业务编排器的支撑下，SRv6能够实现云网路径

拉通以及业务定义能力，有效支撑云网融合、端到端

业务定义。

1.2 SRv6的技术优势

一般认为SRv6技术的优势主要体现在3个方面：

简化网络协议、Native IP属性和网络可编程能力。

1.2.1 简化网络协议

SRv6通过扩展IGP/BGP，去掉了LDP和RSVP-TE

等 MPLS 隧道技术，简化了控制面。SRv6 在数据面直

接使用IPv6地址作为转发标签，去除了MPLS标签，在

控制面和数据面都实现了统一承载，极大地简化了网

络协议，降低了运维的复杂度，让云、管、端可以基于

同一个标准协议实现端到端可管可控，实现业务一线

灵活入多云、业务敏捷开通。

1.2.2 Native IPv6属性

SRv6通过IPv6扩展报文头实现，没有改变IPv6报

文的封装结构，保持了对现有网络的兼容性。SRv6依

赖 Native IPv6 实现网络可达性，可实现任意支持 IPv6

的网络节点之间的互通，使得 SRv6 跨域部署更加简

单。在报文转发过程中，普通中间节点仅支持IPv6转

发即可，无需支持特殊的转发逻辑，这使得 SRv6 可以

打破运营商网络和数据中心网络之间的界限，进入数

据中心网络，极大地增强了SRv6的扩展性和部署的灵

活性。

1.2.3 网络可编程能力

SRv6 的网络可编程能力体现在 SRH 扩展头中，

SRH中有3层编程空间。

1.2.3.1 Segment List

SRH 通过将多个 Segment 有序组合进行路径编

程，可根据业务意图、网络状态等智能选择最佳路径

并实时调整。

1.2.3.2 SRv6 SID

SRv6 SID为 128 bit的 IPv6地址形式，标准格式为

“Locator：Function：Args”，可以灵活分为多段，每段的

长度可以变化，具备灵活编程能力。

SRv6 SID 通常由位置标识（Locator）、功能（Func‐

tion）、Arguments 3 个部分组成，Locator 是网络中分配

给一个网络节点的标识，可以用于表示到达该节点的

路由信息。Function 是设备用于表达收到 SRv6 报文

时所需执行的转发动作，相当于计算机指令的操作

码。Function决定了是将数据转发给节点、链路、解封

装查找路由表转发，还是解封装送入实例等。Argu‐

ments则是转发指令在执行的时候所需要的参数，这些

参数可能包含流、服务或任何其他相关的可变信息。

Function和Args分别表示在该节点执行的具体功能和

所需的参数，可按照不同功能定义不同的SID，具备良

好的扩展性。

SRv6 SID既有IPv6地址的路由能力，又有SRv6特

有的行为能力，不仅可以表示路由，还可以表示接口、

设备、业务和应用等；对SRv6 SID的灵活定义和运用，

可以实现设备级/应用级的可编程。

1.2.3.3 Optional TLV

Optional TLV 可以用于进一步自定义功能，支持

更丰富的网络编程。报文在传送过程中，需要在转发

面封装一些非规则的信息，它们可以通过 Optional

TLV 的灵活组合来完成，以扩展支持业务功能链

（SFC）、OAM、确定性网络（DetNet）、虚拟专用网络

（VPN）、基于 IPv6 的应用感知网络（APN6）等高级特

性。

基于 SRH的 3层编程空间，SRv6能够支持更多种

类的封装，可以很好地满足新业务的多样化需求，实

现丰富的网络功能。

如果一个节点支持 SRv6且出现在了 Segment List

中，那么就需要处理 SRH，将 Segment Left 进行减 1 操

作，然后将指针偏移向新的活跃段，之后将 Segment

List 信息（IPv6 地址格式）复制到 IPv6 目的地址字段，

然后将报文向下一个节点进行转发。当 Segment Left

字段减为0时，节点弹出SRH报文头，然后对报文进行

下一步处理。

2 SRv6在运营商网络的相关业务场景

结合运营商广域网承载的业务，SRv6可能的应用

场景包括以下几个。

2.1 SLA差异化服务保障（SR/SRv6）

IP 网络在网络协议设定完成的情况下一般进行

“尽力而为”的无差别业务转发，并采用 route policy 及

服务质量（Quality of Service，QoS）实现差异化服务，其

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨

运营商网络向SRv6技术演进的方案研究

数据通信

Data Commuincation

63

2023/11/DTPT

中 route policy 用来实现路由层面的差异化，可以规定

路由器在发布路由时只发布某些满足特定条件的路

由，在接收路由时只接收某些满足特定条件的路由，

在引入路由时只引入某些满足特定条件的路由等等，

比如实现生产主机访问生产服务器时走生产专用线

路，办公主机访问办公服务器时走办公专用线路；QoS

指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通

信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，用

来解决网络延迟和阻塞情况下业务的带宽和质量保

证等问题。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十

分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如 VoIP 和

IPTV，因为这些应用常常需要固定的传输率，对时延

也比较敏感。

如果需要在路径层面进行改变，就需要采用非常

复杂的 RSVP-TE 技术，然而现实部署 RSVP-TE 的案

例并不多，并且在为数不多的 RSVP-TE 案例中，大部

分也只用到了RSVP-TE的快速重路由功能，而非流量

调度功能。主要原因有以下3点。

a）过于复杂。RSVP 信令非常复杂，每个节点都

需要维护一个庞大的链路信息数据库。

b）扩展性受限。为了准确预留带宽，RSVP-TE

要求所有IP流量都需要通过隧道转发，节点之间建立

Full-mesh隧道导致扩展性差，大规模部署几无可能。

c）不支持等价多路径（Equal-Cost Multipath Rout‐

ing，ECMP）。现代 IP 网络中，ECMP 是一个最基础的

需求。而从源路由的机制可以看到，RSVP-TE只会选

择一条最优路径进行转发。如果想要实现流量分担，

还需要在相同的源和目的之间预先建立多条隧道。

而SRv6因其无状态及源路由转发的特点，可以非

常方便地实现差异化路径转发服务。SRv6 的应用结

合了 SDN 集中控制平台，通过 BGP-LS、SNMP、Telem‐

etry 等方式收集全网拓扑，并通过 SDN 集中控制平台

构建一个完整的Segment List，在源节点压入转发标签

路径，中间节点只需要根据标签转发，从而灵活指导

每一跳的转发，使网络获得更佳的可扩展性。

a）专线业务场景。基于 SR/SRv6的低时延、高可

靠等差异化平面，实现城域骨干跨域对接，实现 L3

VPN（IPv4/IPv6）、L2 VPN（VPWS/VPLS）等专线业务差

异化保障。

b）互联网业务场景。基于 SR/SRv6 的差异化平

面，提供基于低时延、高可靠等差异化业务需求的最

优路径，实现 IPv4/IPv6 的“城域+骨干”端到端互联网

业务差异化保障。

2.2 流量清洗应用

运营商可基于 SRv6 policy 路径可编程能力，将需

要进行清洗的业务流量引流至清洗中心进行流量清

洗，然后引流至专用路由器以后进行 SRv6 封装，再引

流至高防节点。经过高防的防护后，最后引流至目标

网站，实现业务流量清洗及防护。

2.3 服务化隧道应用

服务化隧道应用是一种新的服务模式，旨在通过

将各项服务（VPN、TE、业务链等）统一封装为用户、应

用意图的SRv6 SID并开放给用户，使用户可以得到在

任何服务/任何位置/任何调度的一种服务理念。

其应用方案可以为：基于分布式数据库建立服务

平面，将运行在设备上的分布式代理容器实现服务注

册，并更新至分布式数据库，应用使用SID封装payload

进行服务绑定，统一实现服务的发布/更新/触发。

3 运营商网络改造方案建议

对于运营商而言，SRv6技术具有巨大的应用前景

及商业价值，但因为运营商网络规模庞大且存在大量

的老旧设备，需要进行升级或替换才能实现对新技术

的支持，由此也带来大量的投资和成本，同时也会增

加网络割接、业务中断的风险。如何向 SRv6 业务演

进，并发挥SRv6在网络中的最大价值成为了运营商都

在思考的问题。可能的演进方案有以下几种。

3.1 网络设备层面改造方案

3.1.1 改造单网络平面支持SRv6承载业务

不论是基于 SLA 的专线服务还是流量清洗的业

务场景，其实质都是为用户提供差异化服务，因为

SRv6隧道建立的特点，两者均可运行在网络的单平面

上；而运营商网络为保障安全性均采用双节点双平面

的设置，因此可以考虑对运营商网络的一个平面进行

SRv6 改造及应用，这样一方面可以保障新业务通过

SRv6 进行部署，另一方面减少对现网的改造力度，从

而在节约投资的同时减少对现网业务的影响。单平

面支持SRv6的承载网络改造方案如图1所示。

采用本方案完成网络改造后，端到端的差异化服

务场景可以通过单平面进行业务承载，在SRv6平面出

现问题无法进行业务承接的情况下，业务可以通过普

通平面承载进行逃生，对于业务可用性没有太大的影

响。在SRv6业务应用需求较少的网络改造初期，采用

此方案是个很好的选择。

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨

运营商网络向SRv6技术演进的方案研究

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邮电设计技术/2023/11

3.1.2 增加新设备平面进行业务承载

单平面支持 SRv6 的改造方案虽然减少了对网络

和业务的影响，对于业务量较小且恰好有升级需求的

网络来说是个不错的选择，但还是需要对现网设备和

业务进行升级割接。因此，如果在不影响原有业务的

情况下进行SRv6等新技术的部署，还可以采用增加网

络平面的方式进行网络设备改造，即新平面设备部署

SRv6，最后形成 SRv6+MPLS 双平面共存的网络拓扑，

并基于SDN控制系统，实现SRv6+MPLS双平面的按需

智能选路，解决 SRv6与 MPLS网络融合的问题。这样

一方面保护了存量资源的投资，另一方面新技术的部

署不受现有网络节点的限制，可以做到端到端的新技

术部署，但也存在网络规模大幅增加以及新老技术平

面互通的问题，具体拓扑如图2所示。

3.1.3 其他需要说明的问题

在 SRv6 中，IPv6 目的地址（DA）字段是一个不断

变换的字段，其取值由Segment Left字段和下面的Seg‐

ment List共同决定，当指针Segment Left指向一个活跃

的段，比如此处的 Segment List 时，需要将 Segment List

的IPv6地址复制到IPv6目的地址字段。

从转发角度来看，如果说一个节点不支持 SRv6，

那么就不需要处理IPv6报文里面的SRH信息，仅依据

IPv6 目的地址字段，查找 IPv6 路由表，依靠最长匹配

原则，进行普通的IPv6转发即可。

也就是说，在网络进行 SRv6 policy 转发的过程

中，如果只需要进行 VPN 颗粒度的转发，那么并不需

要所经过的设备全部支持 SRv6，而是头尾两端支持

SRv6，中间节点仅做 IPv6 的转发即可。因此，在实际

的跨域转发过程中，只对网络域边界的设备进行SRv6

改造即可实现 SRv6 的业务转发。但因为中间节点不

支持SRv6，该方法无法支持需要进行精细化选路的场

景。

3.2 业务承载层面技术方案

3.2.1 城域网+骨干网端到端支持SRv6业务承载方案

运营商网络一般根据网络的所在层级和转发位

置分为城域内网络和骨干网络，分别负责用户业务接

入本地转发以及跨地（市）跨省业务转发，因此如果希

望更好地支持SRv6业务，最好的办法是网络能够端到

端支持 SRv6。SRv6-TE 的数据转发过程和传统的 L3

VPN 跨域比较类似，当前主要支持 Option A 跨域，即 2

个 AS域内分别进行 SRv6-TE 数据转发，ASBR 之间进

行普通的 IPv4 数据转发，具体做法是在 ASBR1 上和

ASBR2 上互相配置 VPN 实例，使 ASBR1 作为 ASBR2

的CE接入，ASBR2作为ASBR1的CE接入。

SRv6-TE跨域和传统的L3 VPN跨域，其主要区别

就 在 于 使 用 SRv6-TE 隧 道 替 换 了 MPLS 隧 道 。 在

SRv6-BE跨域过程中，只需要头尾节点，也就是PE1和

PE2支持SRv6即可，其他设备（P和ASBR）可以不支持

SRv6，仅支持 IPv6的转发即可；如果是 SRv6-TE，则需

要 AS 边 界 设 备 都 支 持 SRv6，比 如 说 PE1、ASBR1、

ASBR2、PE2，但如果域内的中间设备 P1 和 P2 支持

SRv6，则可以实现 IPv6 转发，但不能准确进行路径计

算和下发。跨域全面支持 SRv6 业务承载方案示意如

图3所示。

3.2.2 骨干网络已部署SR-MPLS网络业务承载方案

当前有的骨干网网络已全面部署 SR-MPLS 作为

承载协议，对于端到端网络来说，若需在骨干网内选

图1 单平面支持SRv6的承载网络改造方案

图2 增加网络平面支持SRv6的承载网络改造方案

汇聚/一

般节点

汇聚/一

般节点

B市1

网络核心

汇聚/一

般节点

汇聚/一

般节点

A市2

C市2 D市2

E市2

B市2

SRv6改造平面

（原有平面2）

网络核心

原有平面1 C市1 D市1

E市1

A市1

汇聚/一

般节点

汇聚/一

般节点

原有平面1

E市

E市1

汇聚/一

般节点

汇聚/一

般节点

B市1

网络核心

A市

C市 D市

B市

网络核心

C市1 D市1

A市1

原有平面2

新建SRv6

平面

B市2

C市2 D市2

A市2

E市2

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨

运营商网络向SRv6技术演进的方案研究

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SRv6 的开销问题主要为“IPv6 包头+SR 扩展头”

导致整个数据包包头过长，当数据包经过的节点跳数

过多时，数据包携带的业务数据比例降低，使网络的

转发效率降低，浪费网络资源。

目前的解决方案为对 SRv6 携带的数据包头进行

压缩，但由于 SRv6 头压缩技术标准不统一，存在各厂

商设备协议互通问题，压缩和非压缩这 2 种方式在

SRv6业务实现上基本没有差别，建议短期内采用非压

缩 SRv6，待后续技术标准完成统一，根据技术应用情

况逐步进行推进部署。

4 结束语

网络作为运营商最重要的基础设施，对于以SRv6

为代表的新技术的应用部署，应结合自己的网络实际

情况、对业务带来的商业价值及给用户带来的业务体

验进行综合考虑，选择适合自己的建设方案，并通过

业务和技术创新进一步发挥网络和技术的最大价值。

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［8］ 刘佳，石红晓，李瑜 . 面向 IPv6+时代的运营商智能云网解决方案

研究［J］. 通信与信息技术，2022（3）：71-74.

路，可以在骨干网边缘部署SRv6/SR网关，通过识别用

户 CPE 封装的 SRv6 应用标识，将用户流量引入 SR 服

务化隧道，从而实现基于应用的差异化流量保障。

若不需在骨干网内选路，则不需部署 SRv6/SR 网

关，可以通过“智能城域网+骨干网”建立跨域 option A

隧道实现转发，中间骨干网仅做 IPv6 透传，不选路。

骨干网络支持SR业务承载方案如图4所示。

3.3 SRv6开销问题

图3 跨域全面支持SRv6业务承载方案示意

图4 骨干网络支持SR业务承载方案

应用标识

智能城域网

（SRv6）

跨域全面支持SRv6

用户

CPE

（SRv6）

PE

用户 （SRv6）

骨干网

(SRv6)

智能城域网

（SRv6）

PE

（SRv6）

CPE

（SRv6）

应用识别 应用标识 应用识别

应用标识

智能城域网

（SRv6） 用户

CPE

（SRv6）

PE

用户 （SRv6）

骨干网

(SR)

智能城域网

（SRv6）

PE

（SRv6）

CPE

（SRv6）

应用识别 应用标识

应用识别

域内网络服务化隧道

应用标识 应用标识

SRv6/

SR网关

SRv6/

SR网关

作者简介：

张桂玉，毕业于吉林大学，高级工程师，学士，主要从事智能云网技术方案的研究工作；

刘博文，毕业于澳大利亚新南威尔士大学，工程师，硕士，主要从事智能云网技术方案的

研究工作；马季春，毕业于解放军信息工程大学，教授级高级工程师，硕士，主要从事数

据通信网络工程技术等方面的工作；梁晓晨，毕业于北京邮电大学，高级工程师，硕士，

主要从事智能云网技术方案的研究工作。

张桂玉，刘博文，马季春，梁晓晨

运营商网络向SRv6技术演进的方案研究

数据通信

Data Commuincation

66

邮电设计技术/2023/11

——————————

收稿日期：2023-09-05

1 概述

随着“互联网+”的提出，互联网所衍生出来的新

业态不断增多，移动互联网、物联网等新业态下的各

个终端之间的联系也随着互联网技术、大数据、云计

算以及人工智能技术的进步而更加紧密。然而，现有

的互联网是基于 IP 协议构建的，IPv4 面临着地址枯

竭、网络安全能力不足等问题，难以支撑互联网的进

一步发展和演进。

IP地址是互联网的基础资源，互联网中每个设备

都需分配 1个独立的 IP地址。然而，IPv4地址共 32

bit，仅 43 亿个，地址总数的不足制约了物联网等新兴

行业发展，2019 年 11 月，RIPE NCC 通告 IPv4 地址耗

尽。同时，IPv4地址协议在使用过程中也暴露出一些

问题。首先，IPv4地址层次化规划能力不足，导致路由

表项庞大，并且 IPv4 无法满足未来海量终端互联、设

备自动配置的需求。其次，IPv4网络安全能力不足，未

来网络涉及到人和物以及物和物的连接，需要更强的

网络安全保障，IPv4不能满足未来网络对安全性的诉

求，IPv4在制定时并未针对安全性做设计，不支持端到

端安全，NAT技术会导致无法溯源和管理。

因此，网络向 IPv6的全面转型迫在眉睫。IPv6地

基于SDN的SRv6技术在

骨干网中的应用研究

Research on Application of SRv6 Technology Based on

SDN in Backbone Network

关键词：

SRv6；IPv6；骨干网

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.013

文章编号：1007-3043（2023）11-0067-05

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

随着5G和云网融合的发展规模不断扩大，对运营商骨干网的要求也越来越高。

以 SRv6 为代表的 IPv6 技术是构建下一代智能 IP 骨干网的关键技术。通过分

析以SRv6为主的IPv6+技术体系，结合中国联通骨干网SDN控制系统架构，研

究了“SDN+SRv6”的应用场景和部署策略，介绍了现网试点验证的实际情况，

对SRv6在未来网络中的的应用进行了展望。

Abstract：

With the continuous expansion of the development scale of 5G and cloud network integration，the requirements for the backbone network of communication operators are also getting higher and higher. IPv6 technology represented by SRv6 is the key

technology to build the next generation intelligent IP backbone network. By analyzing the IPv6+ technology system dominated

by SRv6 and combining with the backbone network’s SDN control system architecture of China Unicom，it researches the application scenarios and deployment strategies of“SDN+SRv6”，introduces the actual situation of current network verification，

and prospects the application of SRv6 in the future network.

Keywords：

SRv6；IPv6；Backbone network

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京100048）

Wu Yabin，Bai Luying，Li Siqi，Chen Li（China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立

基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究

数据通信

Data Commuincation

引用格式：吴亚彬，白露莹，李思琦，等. 基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：67-71.

67

2023/11/DTPT

址共 128 bit，具备海量的地址空间，理论上可以满足

“给地球上每一粒沙子都分配一个IPv6地址”，有利于

后续业务拓展。相比 IPv4地址，IPv6的地址分配更加

规范，各大洲、各国间区分明显，采用了层次化地址结

构，有利于路由快速查找、路由聚合等。IPv6简化了报

文头，提高转发效率，通过扩展包头技术支持新技术

应用，有利于路由器等网络设备的转发处理。同时，

IPv6支持即插即用，简化了终端配置，方便用户操作。

相较于 IPv4，IPv6 具有更高的安全性。在 IPv6 网络

中，可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校

验，IPsec、真实源地址认证等保证了端到端安全，极大

增强了网络安全。IPv6的上述优势使其在云计算、大

数据、5G、物联网等场景下有自己的独特价值和核心

优势。

2 SRv6简介

随着 IPv6的发展规模不断扩大，应用场景不断丰

富，形成了以SRv6、网络切片、随流检测、网络分析、自

动调优等网络智能化内容为代表的 IPv6+创新体系。

IPv6+是面向 5G 和云时代的智能 IP 网络，通过“IPv6+

AI+协议创新”，满足 5G承载和云网融合的灵活组网、

业务快速开通、按需服务、差异化保障等需求，简化网

络运维、优化用户体验，SRv6 在此之中发挥了重要作

用。

根据 RFC8402.1，SR可以直接应用于 MPLS架构，

不会改变转发平面SR-MPLS。一个segment被编码为

一个 MPLS 标签，一个 SR 策略被实例化为一个标签

栈，处理的segment（主段）位于栈顶，一个segment完成

后，从堆栈中弹出相应的标签。

相应地，SR 可以应用在 IPv6 架构中，新类型的路

由头被称为 SR 头（SRH）。指令与 segment 关联，编码

为 IPv6 地址，SRv6 segment 也称为 SRv6，SR 策略被实

例化为路由头中 SRv6 SIDs 的有序列表。带 SRH 的

IPv6报文格式如表1所示。

对IPv6 Header格式说明如下。

a）version：IPv6 Internet协议版本号，为6。

b）Next Header：标识紧接IPv6报头之后的报头类

型。TyA=43表示路由头。

c）Routing TyA：路由头变量。TyA=4表示该Rout‐

ing头为SRH头。

d）Segments Left：剩余的路由 SID 个数，即在到达

最终目的地之前，仍然需要访问的显式列出的中间节

点数。

e）Last Entry：段列表最后一个段在段列表中的索

引（索引从零开始）。

f）Segment List［n］：128 bit 的 IPv6 地址，表示 Seg‐

ment List中的第 n个 SID。Segment列表从路径的最后

一个 SID 开始编码，例如，Segment List［0］标识路径的

最后一个SID。

g）Optional TLV objects：可以用作 Segment List 中

所有 SID 的全局参数，例如 NSH 元数据、HMAC TLV、

Padding TLV等。

3 SRv6与SDN结合优势

目前，SDN 在国内运营商骨干网已经有成熟的应

用，基于 SDN 控制系统的强大能力，可实现对整个网

络的统一控制，集中管理。在面向 IPv6+实现 IP 网络

升级撰写的新形势下，SRv6 与 SDN 紧密结合，基于全

网视角统一调度网络资源、实现业务快速发放，提供

网络可编程能力，打造极简、智能、开放的IP网络。

3.1 网络简化

IP网络诞生之初是为了提供连接，但随着网络上

业务的繁荣发展，仅依靠基本的IP协议已经无法满足

业务需求。面向未来智能云网的发展需要和 5G 业务

挑战，IP承载网需要进一步简化，降低复杂度，提升运

维效率。依托SRv6技术的应用，可以取消原有的LDP

等多种协议，助力网络简化。同时，相较于传统的

MPLS 技术，SRv6 使网络的跨域部署更加简单。基于

SRv6的native IPv6特点，在跨域应用中，只需要将一个

域的 IPv6路由通过 BGP4+引入另一个域内，即可进行

跨域业务部署，大大降低了端到端跨域协同部署的复

杂性。

表1 带SRH的IPv6报文格式

Version

Payload Length

Source Address

Destination Address

Next Header

Last Entry

Segment List［0］（128 bits IPv6 address）

Segment List［1］（128 bits IPv6 address）

Segment List［2］（128 bits IPv6 address）

Optional TLV objects（variable）

Payload

Traffic Class

Hdr Ext Len

Flags

Flow Label

Routing TyA=4

Tag

Next Header=43

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立

基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究

数据通信

Data Commuincation

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邮电设计技术/2023/11

3.2 网络可编程

基于IPv6的SRv6技术，提供了4个层面的网络可

编程能力，实现应用与网络的深度互动。SRv6技术通

过多层次的网络可编程，实现网络与应用的互动，使

能业务驱动的可编程网络。

IPv6 可灵活定义的扩展头让 IP 网络具备无限的

发展潜力，用户可以根据业务的发展诉求进行扩展头

的灵活定义。

SR 扩 展 头 中 包 含 一 个 SRH List，它 是 由 一 组

SRv6 SID 组成的。在 SRv6 网络中，Segment SID 就是

IPv6 地址，所以一个确定的 SRH List 就代表了一个具

体的业务路径，这个列表就是用户可以灵活编排的业

务路径。业务路径可以是严格显示路径，即用户将业

务的每一跳都规划出来，从而严格指导报文转发过程

需要经过的网络节点。业务路径也可以是松散路径，

此时仅需指定业务报文在网络转发过程中的关键节

点，对于非指定的网络节点，则采用最优路径转发流

程进行报文的转发。通过 SRH List，实现了业务路径

的灵活编排。

在SRH List中，每个Segment SID也提供了可编程

的能力。由于每个Segment SID都是一个IPv6地址，所

以它的长度是 128 bit。在 SRv6 网络中，将 Segment

SID 的 128 bit 划分成 3 个部分，分别为 Locator、Func‐

tion 以及 Argument。其中，Locator 表示位置信息的可

达性，提供 IPv6 的路由能力，报文通过该字段实现寻

址转发。Function 字段则用于定义节点本地的功能，

用于标识设备的任何功能，例如标识一个节点/链路/

VPN/VAS等。Argument字段是一个可选字段，用于对

Function 进行补充，标识一些特殊的 SID 类型，这个字

段使用相对较少。这 3 个部分的长度可以灵活分配，

只需要保证这3个部分的总长度是128 bit即可。SRv6

通过Segment SID的灵活分配，实现业务可编程。

SRv6 扩展头还提供了一个 Optional TLV 字段，可

携带前面提到的编程能力所不能携带的特殊信息，例

如APP ID、UserID、OAM信息等，让网络可以感知具体

用户或应用等，根据用户或应用制定网络策略，实现

网络的应用可编程。

3.3 业务快速发放，超高可靠保障

传统网络采用分段式组网和分而治之的管理模

式。分段网络中采用的承载技术是割裂的，不同的网

络分段需要不同的部门进行管理和维护，跨域业务网

络的打通通常需要涉及到多个部门间的协同，业务开

通缓慢。而SRv6实现了跨域网络的端到端协同，只需

要在业务网络两端使能SRv6，就能实现业务网络的自

动化跨域无缝连接，而中间节点不感知新业务，更无

需做任何变化。结合SDN控制系统，实现配置自动下

发，为业务开发提供标准的北向API接口，网络能力统

一开放，大大缩短了业务部署时间。

SRv6利用SRH中Segment List直接指导转发的优

势，实现与拓扑无关的统一的 TI-LFA 保护机制，做到

100% 保护能力，并将保护倒换时间降低到 50 ms 内。

通过部署 TI-LFA，SRv6 为网络中的设备提前计算出

备用路径，当被保护设备或链路故障后，切换到备份

路径，备份路径是 SID List，即为报文压入备份路径的

SID List，引导流量走备份路径。这种保护机制可以在

本地实现路径的快速切换，从而实现 IGP 域内任意拓

扑、任意故障的50 ms本地保护。

4 骨干网应用场景研究

随着云业务的迅速发展，在公司互联网化转型的

思路下，中国联通率先实施运营商IP骨干网SDN改造

的网络转型行动，通过研发-网络部署-创新业务提

供-系统迭代开发等全过程应用创新，构筑了具备

SDN/NFV能力的全新IP骨干网。同时，中国联通一直

致力于IP网络的差异化和商用化创新，随着业务和应

用IPv6化趋势的到来，中国联通积极汲取业界最新的

网络技术，通过中国联通自研骨干网 SDN 控制系统，

结合SRv6技术进行改造升级，采取“局部试点-逐步扩

展-全网应用”的分步方案，实现骨干网层面试点应

用。基于 SRv6的骨干网 SDN 控制系统架构设计如图

1所示。

SDN控制系统新增SRv6相关功能支持，提供标准

北向接口，实现网络能力的开放调用。和以往 SR-TE

图1 基于SRv6的骨干网SDN控制系统架构设计

BGP-L S/Netconf/SNMP/Telemetry/SRv6 Policy

SDN控制系统

城域网

PE1 P1 P3 PE3

骨干网 IDC

PE2 P2 P4

PE4

L2/L3 SRv6转发平面 L2/L3

企业 企业

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立

基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究

数据通信

Data Commuincation

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2023/11/DTPT

的路径只有1个层级不同，SRv6 Policy的路径具有2个

层级：即 1 个 SRv6 Policy 的模型中包含多个 candidate

path，每个 candidate path 又包含多个 Segment List。其

中不同 candidate path 具有不同的优先级，流量会优先

选择优先级高的路径；不同的Segment List具有不同的

权重，流量会按照不同路径的权重按比例分配，这样

在分配选择、路径选择时可以针对不同情况选择最佳

的路径。比如针对主备路径的场景，可以选择 2 个不

同优先级的 candidate path 作为主备，每个 candidate

path 中包含 1 个 Segment List，这种和 SR-TE 的策略较

为相似；又比如大带宽的场景，若1条路径上的设备带

宽值无法满足客户需求，可以选择1个candidate path，

1 个 candidate path 中包含多个 Segment List，并分配不

同的权重，这样客户流量就会按照比例通过多条不一

样的路径进行传递。灵活运用 candidate path 和 Seg‐

ment List也可以生成更为复杂的路径策略。

a）动态时延拓扑收集。BGP-LS 实时收集拓扑，

包含时延、带宽等信息。

b）SRv6隧道路径计算和下发。统一编排层给控

制器下发 SRv6 Policy，指定首尾设备，携带时延、带宽

等多维约束，并根据不同类型指定不同 color（比如上

文提到的全网主备路径策略可以使用 color 1，大带宽

的策略可以使用 color 2）。控制器计算最优路径并下

发到设备。

c）业务染色引流。编排层给控制器下发 L3VPN

等业务，并根据需求，通过引入指定的 color，来绑定

SRv6 Policy，实现业务染色引流。

d）SRv6 Policy状态上报。设备通过BGP-LS实时

上报隧道状态。

e）流量采集。控制器实时采集网络状态和流速，

实时采集SRv6 Policy状态和流速。

f）隧道调优。控制器实时感知网络状态，实现故

障收敛调优，感知 SLA劣化，实现时延调优，感知流量

拥塞，实现拥塞调优。

g）隧道运维。统一编排层给控制器下发 SRv6

Policy，通过Ping&trace等实现隧道连通性检测。

5 现网试点验证

现网实际情况较为复杂，现网设备厂商对SRv6技

术的支持情况不一致。针对软件支持情况不一致，需

逐步完成软件的升级工作，且部分协议未标准化，各

厂家实现时存在差异，根据总体情况考虑，采取“局部

试点-逐步扩展-全网应用”的分步方案推进现网SRv6

技术试点应用。

现网试点验证选点依据：业务量少，不影响现网

业务；距离较远，能够体现出SRv6的特性；方案所涉及

设备尽可能支持SRv6，少升级或不升级。

根据选点依据，选择了A市、B市作为本地试点方

案的2个城市，以打环方式模拟CE接入。现网试点组

网拓扑如图2所示。

5.1 预配置步骤

a）配置全局SRv6，如图3所示。

b）IS-IS配置全局SRv6，如图4所示。

c）BGP配置，如图5所示。

d）接口配置使用IS-IS IPv6，如图6所示。

5.2 SDN控制系统业务发放

a）通过 SDN 控制系统，调用创建业务接口，指定

SRv6 类型业务并设置其他参数，可以创建 SRv6 业务

图2 现网试点组网拓扑

图3 配置全局SRv6

图4 IS-IS配置全局SRv6

segment-routing ipv6

path-mtu 9600 //设置 SRv6 TE Policy和 SRv6 BE的全局 Path MTU 值

encapsulation source-address 192:168::34 //配置 SRv6的报文源地址

locator SRv6be ipv6-prefix A:A:1:1:A000:0:: 64 static 32 //配置SID的节

点路由段。配置的Locator指定了SID静态段长度，动态SID分配会在

去除静态段的SID范围内申请，确保SID不会冲突。

opcode::2 end-op //配置静态 end-op 路由，用于 SRv6 的 oam 检测

（ping/tracert ipv6-sid对端end-op）

#

isis 200

ipv6 enable topology ipv6 //使用isis ipv6能力

segment-routing ipv6 locator SRv6be //使能 SRv6 能力并发布 Locator

网段

ipv6 avoid-microloop segment-routing //回切防微环

ipv6 avoid-microloop segment-routing rib-update-delay 10000 //配置

SRv6 IS-IS路由延迟下发时间

ipv6 frr

loop-free-alternate level-2 //使能IS-IS Auto FRR ，利用LFA算法计

算无环备份路由

ti-lfa level-2 //使能SRv6 BE TI-LFA功能

#

模拟CE A市-AR 模拟CE

C市-CR1 D市-CR1

C市-CR2

E市-BR2 D市-CR2

B市-AR

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立

基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究

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Data Commuincation

70

邮电设计技术/2023/11

节点，返回结果表明此节点已创建成功，配置已自动

下发。

b）调用SDN控制系统增加接入点接口，设置相关

参数，可以在已创建 SRv6 业务中增加接入站点，返回

结果表明此节点已创建成功并下发配置。

c）通过使用SDN控制系统的ping测工具，可以验

证已下发 SRv6 业务中 2 个接入点之间的连通性。指

定 ping 测地址，结果返回 2 个业务接入点之间可 ping

通、无丢包，业务连通性无问题。

d）使用SDN控制系统的查看VPN路由功能，可以

查看业务转发详细路径，指定已下发的 SRv6 业务，查

看VPN路由返回结果，可以看到路径中包含了IPv6地

址，验证转发路径无问题。

6 总结

目前，国内、外运营商都在大力发展 SRv6 相关技

术的部署应用，持续推动 IPv6的全面建设。通过 SDN

与SRv6的有机结合，将进一步实现网络的提质增效。

a）提供领先的网络技术服务，加快推动 SRv6 等

新技术部署落地，完善新技术端到端支持。

b）提供高可靠SLA保障服务，支持组网专线业务

端到端快速开通、差异化服务能力。

c）提供定制化、低时延的网络质量保障服务，基

于SRv6构建最短时延平面，满足用户端到端智能选路

需求。

d）提供精细化的端到端业务质量可视，通过引入

iFIT，基于真实业务流统计和展示端到端丢包/时延/抖

动，实现网络可视可管。

e）提供基于应用的精细化网络感知服务，基于

APN6技术，通过网络感知应用需求信息，实现精细化

SLA保障。

f）提供一体化终端服务，支持 v4-v6 场景无感接

入，实现业务快速弹性扩容和即插即用，结合 NAT66、

SFC等技术部署，为用户提供安全等增值服务。

相信随着以SRv6为代表的IPv6+技术在未来网络

中的广泛应用，会极大地助力简单化、自动化、智能化

的下一代骨干网络的构建，从而进一步发掘和提升网

络的巨大价值。

参考文献：

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（36）：8646-8649.

作者简介：

吴亚彬，助理工程师，硕士，主要从事IP网络的设计和技术研究工作；白露莹，高级工程

师，硕士，主要从事 IP网络的设计和技术研究工作；李思琦，工程师，硕士，主要从事 IP

网络的设计和技术研究工作；陈立，助理工程师，硕士，主要从事 IP网络的设计和技术

研究工作。

图5 BGP配置

图6 接口配置IS-IS IPv6

bgp

peer 192:168::35 as-number 9929

peer 192:168::35 connect-interface LoopBack0

ipv4-family vpnv4

policy vpn-target

peer 192:168::35 enable

peer 192:168::35 prefix-sid //使能与指定 IPv6 对等体之间交换 IPv4

Prefix SID信息

#

interface LoopBack0

ipv6 enable

ipv6 address 192:168::34/128

isis ipv6 enable 200

吴亚彬，白露莹，李思琦，陈 立

基于SDN的SRv6技术在骨干网中的应用研究

数据通信

Data Commuincation

71

2023/11/DTPT

——————————

收稿日期：2023-09-22

0 引言

随着人口红利的消失和携号转网业务的普及，通

信运营商之间的竞争愈发激烈，如何有效触达用户、

提升用户黏性和价值成为大数据时代的研究热点。

运营商触达用户的渠道通常有外呼、短信、手机营业

厅等，与互联网公司相比，运营商的营销优势主要在

于外呼渠道，就营销转化率而言，外呼的转化率最高，

但营销成本也较高。某运营商的营销数据显示，近年

来，为完成业务的办理量指标，外呼营销资源投入正

在不断增加，且用户对电话营销方式的好感度不断下

降。因此，如何利用有限的外呼资源，挖掘用户的产

品需求，获得营销效能最大化是研究关键。

整体来说，运营商的营销活动目的一般分为3类：

用户拉新、维系挽留和价值提升。价值提升活动通常

以效益最大化为目标。针对上述情况，文本聚焦以价

值提升为目的的外呼营销效能优化，主要有以下创新

点。

a）提出产品营销效能计算公式。该公式具备灵

活性和通用性，可应用于单个项目效益计算，也可应

用于多个项目效益计算。可应用于营销效益的事后

评估，也可应用于营销的事前评估，为资源分配、成本

基于大数据模型的

运营商营销资源配置研究

Research on Marketing Resource Allocation of

Operators Based on Big Data Model

关键词：

大数据；运营商；精准营销；营销资源配置；多项目

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.014

文章编号：1007-3043（2023）11-0072-05

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

与互联网公司相比，运营商的营销优势主要在于外呼渠道，而外呼资源宝贵且

影响用户感知。基于此，提出多项目营销效能计算公式，给出以整体营销效能

最大化为目标的营销资源配置方案，为资源分配、成本设定、项目上下线等业务

决策提供数据依据。最后，以 2 个运营商项目为例，展示多项目营销资源分配

流程和效益计算的实证应用。

Abstract：

Compared with Internet companies，the marketing advantage of operators mainly lies in outbound channels，while outbound

resources are limited and affect user perception. Based on this，the calculation formula of multi project marketing effectiveness is proposed，and the marketing resource allocation scheme aiming at maximizing the overall marketing effectiveness is

given，which provides data basis for business decisions such as resource allocation，cost setting，project online and offline. Finally，it takes two projects of operators as examples to show the empirical application of multi-projects marketing resource allocation process and benefit calculation.

Keywords：

Big data；Operators；Precision marketing；Marketing resource allocation；Multi-projects

林 敏，陈 祥，廖 娟（中国联通广东分公司，广东 广州 510627）

Lin Min，Chen Xiang，Liao Juan（China Unicom Guangdong Branch，Guangzhou 510627，China）

林 敏，陈 祥，廖 娟

基于大数据模型的运营商营销资源配置研究

数据通信

Data Commuincation

引用格式：林敏，陈祥，廖娟. 基于大数据模型的运营商营销资源配置研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：72-76.

72

邮电设计技术/2023/11

设定、项目上下线等业务决策提供数据依据。

b）实现以多项目营销效能最大化为目标的营销

资源配置方案。当前，业内对单个项目的精准营销研

究较多，但在用户对多项目营销优先级问题上缺乏理

论依据，主要以业务经验为主。在此背景下，基于理

论推导公式，提出多项目营销资源分配方案，实现营

销效能的最大化。

c）提供多项目营销资源分配的实证应用案例。

针对算法模型、业务规则模型分别展示用户适配度计

算方法，并给出实际营销资源分配流程和效益计算。

1 产品营销效能计算

1.1 单项目效益评估公式

对于单个项目而言，例如运营商最关注的5G产品

营销项目，项目营销效益可表示为：

W = ∑i ∈ A

Pi × (Si − Ci) − C͂ （1）

其中，A 为项目的营销目标客群；Pi 为营销转化

率；Si 为营销成功可带来的用户价值提升，即收入；Ci

为渠道 i 的营销成本，受渠道、营销用户数量的影响，

例如外呼坐席成本、发展激励成本等；C͂

为项目的固定

成本，例如项目经理、产品经理等人工成本等。

上述为项目效益的后评估，说明项目可实际带来

的效益为W。

1.2 多项目效益评估公式

为简化公式，定义用户 i 转化后可带来的营销收

入为Ri

，则：

Ri = Si − Ci （2）

将式（2）代入式（1）即可得到多项目的总营销效

益，为：

W = Wa + Wb + … + Wn

= (∑i ∈ A ) Pai × Rai − C͂

a + (∑i ∈ B ) Pbi × Rbi − C͂

b + … +

(∑i ∈ N ) Pni × Rni − C͂

n （3）

其中，B 为项目 B 的营销目标客群，N 为项目 N 的

营销目标客群。

多项目效益评估公式可应用在以下几个方面。

a）多个项目的营销资源分配。为避免过多打扰

用户，且营销资源有限，通常会限制对用户的营销次

数。换言之，在一个周期内，对用户营销了项目 A，就

错失了对用户营销项目B的机会。

b）项目成本评估和目标设定。可辅助评估、制定

项目的营销资源分配、营销成本和目标转化率。

c）项目的上下线评估。部分项目本身效益为正，

但因占用了其他项目的营销资源，可能会出现总效益

下降的情况。此时，为了整体的营销效益最大化，建

议对这部分项目进行下线。

式（3）可直接应用于项目效益的后评估，但在赋

能营销资源分配时需要做事前评估，故提出基于大数

据模型的多项目效益评估公式。

1.3 基于大数据模型的多项目效益评估公式

在进行存量运营精准营销时，通常会对各个项目

建立大数据模型，输出用户适配度评分。例如，对于

项目A、B，通过算法模型建立评分，如表1所示。

为简化公式，以 2 个项目场景的效益评估为例进

行公式推演，多项目场景同理。

基于式（3）可得出2个项目场景的效益评估公式，

为：

W = Wa + Wb = (∑i ∈ A ) Pai × Rai − C͂

a +

(∑i ∈ B ) Pbi × Rbi − C͂

b =

æ

è

ç

ç

ç

ç

ö

ø

÷

÷

÷ ∑ ÷ i ∈ { Pbi < f (Pai) }

Pai × Rai − C͂

a +

æ

è

ç

ç

ç

ç

ö

ø

÷

÷

÷ ∑ ÷ i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

Pbi × Rbi − C͂

b = ∑i ∈ { Pbi < f (Pai) }

PaiRai +

∑i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

PbiRbi − C͂

a − C͂

b （4）

其中，Pai为用户i基于项目A潜在用户模型的适配

度评分，反映用户订购项目 A的概率；Pbi为用户 i基于

项目 B 潜在用户模型的适配度评分，反映用户订购项

目 B 的概率；（f Pai）表示以 Pai为变量的函数，当满足条

件 Pbi≥（f Pai）时，对用户 i 营销项目 B，当满足条件 Pbi<

（f Pai）时，对用户 i 营销项目 A；Na 为客群 A 规模，即满

足条件 Pbi< （f Pai）的用户规模；Nb 为客群 B 规模，即满

足条件Pbi≥（f Pai）的用户规模；N为营销总用户规模，N=

Na+Nb。

引入项目B时的效益必须大于不引入项目B时的

效益才有意义，不引入项目B即全部营销A，此时的效

表1 用户适配度样例

用户ID

1

2

……

项目A适配度/%

30

20

……

项目B适配度/%

40

10

……

林 敏，陈 祥，廖 娟

基于大数据模型的运营商营销资源配置研究

数据通信

Data Commuincation

73

2023/11/DTPT

益为：

W0 = ∑i ∈ N

Pai × Rai − C͂

a = ∑i ∈ { Na + Nb}

PaiRai − C͂

a =

∑i ∈ { Pbi < f (Pai) }

PaiRai + ∑i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

PaiRai − C͂

a （5）

引入项目B的效益增益为式（4）-式（5），即：

S = W − W0= ∑i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

( PbiRbi − PaiRai) − C͂

b ≥

∑i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

[ f (Pai)Rbi − PaiRai] − C͂

b （6）

引入项目B的营销目标有2个。

a）式（6）为正值，即S > 0，则：

∑i ∈ { Pbi ≥ f (Pai) }

( PbiRbi − PaiRai) ≥ C͂

b （7）

b）式（6）取最大值。由于 C͂

b为固定值，只需求和

项中各子项≥ 0即可，即：

PbiRbi − PaiRai ≥ 0

又由于Pbi ≥ f (Pai)，则：

f (Pai)Rbi − PaiRai ≥ 0 （8）

假设f为正比例函数，有：

f (Pai) = kPai

，k ≠ 0 （9）

将式（9）代入式（8）即可得到：

(kRbi − Rai)Pai ≥ 0

由于Pai ≥ 0，则：

k ≥ Rai /Rbi （10）

由式（7）、式（9）和式（10）可得引入项目 B 的资源

分配约束条件为：

ì

í

î

ï

ï

Pbi ≥ RaiPai /Rbi

∑ i ∈ { Pbi ≥ RaiPai Rbi }

( PbiRbi − PaiRai) ≥ C͂

b （11）

式（11）的实际意义解释如下。

a）2个项目营销资源分配原则。对 2个项目的用

户适配度进行评分后，对项目评分满足 Pbi ≥ RaiPai /Rbi

的用户营销新项目 B，其他用户营销项目 A，可实现项

目总效益的最大化。

b）项目成本评估和目标设定原则。若项目 B 占

用了项目 A 的营销资源，则需满足项目 B 占用资源带

来的效益提升高于项目 B 的固定成本，项目 B 才有上

线的价值。若满足营销资源分配原则的用户太少，或

B的价值提升不够，则无法覆盖成本，建议下线。

c）效益最大化的关键环节。找到一部分在项目

A 转化率低而在项目 B 转化率高的用户，实现营销效

能提升。

2 实证应用

在运营商场景中进行实证推演。

假设 1：项目 A 为 5G 业务，当前整体营销转化率

为 11%，项目 B 为创新业务，当前整体营销转化率为

4.7%。

假设2：对同一个项目，用户订购后带来的营销收

入相同，Rai = 15,Rbi = 20,∀i ∈ A,B。

2 个项目转化率差距悬殊，导致一线更愿意将营

销资源投入项目A。通过本文提出的基于大数据模型

的多项目效益评估方案进一步提升营销效益，大数据

模型可以是机器学习算法模型，也可以是业务规则模

型。

2.1 用户适配度评分模型

项目 A 基于业务规则模型对用户进行分群，输出

用户适配度，如图 1 所示。根据历史营销数据统计发

现，对于近半年项目A营销月数为6的用户，其营销转

化率为 3.397%，则认为这部分用户的适配度评分 Pai

为 3.397%。对于近半年项目 A 营销月数为 0 的用户，

其营销转化率为 14.673%，则认为这部分用户的适配

度评分Pai为14.673%。

项目 B 基于机器学习算法模型对用户进行分群，

输出用户适配度。根据历史营销数据和用户特征进

行机器学习建模，测试集上的结果如图 2 所示。对于

模 型 评 分 为 90~100 的 用 户 ，其 营 销 转 化 率 为

10.026%，则 认 为 这 部 分 用 户 的 适 配 度 评 分 Pbi 为

10.026%。对于模型评分为 0~10 的用户，其营销转化

率为 3.315%，则认为这部分用户的适配度评分 Pbi 为

3.315%。

2.2 营销资源配置

根据式（11）的资源分配原则和假设条件，可得

Pbi ≥ RaiPai /Rbi = 15Pai /20 = 0.75Pai

，即 当 Pbi /Pai ≥ 0.75

图1 项目A的用户适配度

0 1 2 3 4 5 6

适配度（转化率）/%

14.673

12.037

8.640

6.211

4.645

3.594

3.397

近半年项目A营销月数

林 敏，陈 祥，廖 娟

基于大数据模型的运营商营销资源配置研究

数据通信

Data Commuincation

74

邮电设计技术/2023/11

时，对用户 i 营销项目 B，反之营销项目 A。资源计算

样例如表2所示。

2.3 效益提升

过去，当分别输出2个项目的目标用户群后，对于

交集用户，只能通过项目优先级决定营销目标，例如，

一线业务口认为项目 A的重要度高于项目 B或项目 A

整体转化率远高于项目 B，则统一对交集用户营销 A。

但在交集用户中，可能存在一部分用户在项目 B 带来

的潜在收益高于项目 A。因此，按照本文的营销资源

分配原则，当 Pbi /Pai ≥ 0.75时，对用户 i营销项目 B，反

之营销项目 A。如图 3 所示，对于从区域②中挖掘出

的满足条件的用户群④，根据第 2.2节的推理，对此部

分用户营销项目B的潜在收益高于营销项目A。

以某运营商数据的样本营销用户为例，计算资源

重分配的效益提升值。满足Pbi /Pai ≥ 0.75的用户如图

4所示，共计28万户。营销效益提升如图5所示。

以项目 A 营销月数为 2 且项目 B 模型分档为 70~

80的用户为例，此部分用户规模为29 243户，对项目A

的适配度为8.64%（与图1对应），对项目B的适配度为

7.177%（与 图 2 对 应），则 Pbi /Pai = 7.177%/8.64% =

0.83 ≥ 0.75。

如果对此部分用户营销项目 A，带来的收益为

29 243×8.64%×15=37 899 元，对此部分用户营销项目

B，带来的收益为 29 243×7.177%×20=41 976 元，效益

提升41 976-37 899=4 077元。

整体来看，对满足 Pbi /Pai ≥ 0.75 的 28 万用户进行

资源重分配，即营销项目B，比营销项目A预计可提升

8.3万元的效益。

2.4 项目成本制定和下线评估

根据式（11），项目成本的约束条件为：

图3 资源重分配图例

图4 满足Pbi/Pai≥0.75的用户分布

不是项目 A 的潜在用户，

可认为此部分Pai =0 Pbi/Pai > 0.75

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁 丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

① ② ③

项目A 项目B

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁 丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁

① ② ③

④

项目A 项目B

90~100

70~80

80~85

90~100

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

0~10

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

0~10

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

90~100

1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 85~90

35 000

30 000

25 000

20 000

15 000

10 000

5 000

0

项目A营销月数&项目B模型分档

项目B适配度Pb

项目A适配度Pa

用户规模

用户规模/户

14

12

10

8

6

4

2

0

适配度（转化率）/%

满足营销资源重分配原则的用户

29 243

8.64%

7.177%

图2 项目B的用户适配度

适配度（转化率）/%

10.26

8.026

8.233

7.177

6.380

5.704

4.950

90~100

80~85

70~80

60~70

50~60

40~50

30~40

20~30

10~20

0~10

4.549

4.121

3.715

3.315

模型分档

表2 营销资源分配计算样例

用户ID

1

2

项目A适配度/%

14.67

3.4

项目B适配度/%

5.7

10.03

Pbi /Pai

0.39

2.95

营销项目

A

B

林 敏，陈 祥，廖 娟

基于大数据模型的运营商营销资源配置研究

数据通信

Data Commuincation

75

2023/11/DTPT

∑ i ∈ { Pbi ≥ RaiPai /Rbi}

( PbiRbi − PaiRai) ≥ C͂

b （12）

即图3中资源重分配后③、④的收益高于成本，其

中④的收益为第 2.3 节中的效益提升值，为 8.3 万元。

根据假设条件 1 得项目 B 的整体转化率为 4.7%，即

Pbi = 4.7%,∀i ∈ ③。根据假设条件2得Rbi = 20,∀i ∈ ③。

再假设③的用户规模为50万户，代入式（12）得：

∑ i ∈ { Pbi ≥ RaiPai /Rbi}

( PbiRbi − PaiRai) = ∑i ∈ { Pai = 0 }

PbiRbi +

∑i ∈ { Pbi /Pai ≥ 0.75 }

( PbiRbi − PaiRai) = 50 × 4.7% × 20 + 8.3 =

55.3（万元）

即当项目 B 的固定成本低于 55.3 万元时，项目值

得投入运营。反之，建议下线。

3 总结

与互联网公司相比，运营商的营销优势主要在于

外呼渠道，而外呼资源宝贵且影响用户感知，因此，如

何利用有限的外呼资源获得最大化营销效能是关键。

基于此，本文提出具备灵活性和通用性的产品营销效

能计算公式，可应用于单个项目、多个项目的效益计

算，以及应用于营销效益的事前评估、事后评估。基

于效能计算公式提出以多项目营销效能最大化为目

标的营销资源分配方案，为资源分配、成本设定、项目

上下线等业务决策提供数据依据。最后给出多项目

营销资源分配的实证应用案例，为实际应用提供参

考。

参考文献：

［1］ 欧阳秀平，廖娟，冯烨，等 . 基于运营商大数据的游戏用户画像构

建研究［J］. 邮电设计技术，2019（9）：40-44.

［2］ 高艳侠. 电信运营商资源使用效率评估的相对使用效率模型［J］.

山东科学，2014，27（3）：103-109.

［3］ 刘卉芳，廖娟，欧阳秀平，等. 基于运营商大数据的APP潜在用户

挖掘研究［J］. 邮电设计技术，2022（5）：71-75.

［4］ 杨立志 . 多项目优先级评价模型及应用［J］. 统计与决策，2013

（10）：77-78.

［5］ 邓清 . S公司多项目组合管理的优化研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工

业大学，2019.

［6］ TAN P N，STEINBACH M，KUMAR V. 数据挖掘导论（完整版）

［M］. 范明，范宏建，译 . 2 版 . 北京：人民邮电出版社，2011：100-

119.

［7］ 尹红军，李京，宋浒，等 . 云计算中运营商效益最优的资源分配机

制［J］. 华中科技大学学报（自然科学版），2011，39（z1）：51-55.

［8］ 李华敏，杨磊 . 市场营销资源有效配置的博弈模型及实证［J］. 统

计与决策，2013（15）：53-55.

［9］ 薛凯丽，范建平，匡海波，等 . 基于 2个阶段交叉效率模型的中国

商业银行效率评价［J］. 中国管理科学，2021，29（10）：23-34.

［10］ 边馥萍，简志峰 . 复杂系统的成本效率模型及其有效性分析［J］.

天津工业大学学报，2005（3）：62-65.

［11］ 欧阳秀平，万源沅，邹俊德 . 基于机器学习的终端换机预测模型

［J］. 邮电设计技术，2020（4）：75-79.

作者简介：

林敏，博士，主要研究方向为大数据/云计算/人工智能等；陈祥，硕士，主要研究方向为大

数据/云计算/人工智能等；廖娟，硕士，主要从事大数据分析、建模、算法研究等工作。

90~100

70~80

80~85

90~100

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

0~10

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

0~10

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

70~80

80~85

85~90

90~100

90~100

1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 85~90

40 000

效益/元

4 077

37 899

41 976

35 000

30 000

25 000

20 000

15 000

10 000

5 000

0

45 000

项目A营销月数&项目B模型分档

营销B效益

营销A效益

效益提升

营销资源重分配原则带来效益提升

图5 对Pbi/Pai≥0.75的用户营销项目B带来的效益提升

林 敏，陈 祥，廖 娟

基于大数据模型的运营商营销资源配置研究

数据通信

Data Commuincation

76

邮电设计技术/2023/11

——————————

收稿日期：2023-10-16

0 引言

在云计算、物联网、自动驾驶等新兴技术的驱动

下，我国数字经济蓬勃发展。国家“十四五”规划高度

重视数字经济的发展，把“网络强国、数字中国”作为

新发展阶段的重要战略进行部署，数字经济成为我国

国民经济高质量发展的新动能。在云服务时代，运营

商顺应技术的发展和时代的变革，积极响应国家号

召，结合自身网络布局和技术优势，积极推动运营商

的网络加速向云化演进，通过网络功能虚拟化能力

（NFV），以集中部署的方式承载网络设备的功能，而网

络功能云化后集中部署在运营商数据中心，仍需要与

运营商广域网络进行连接融合。运营商的城域网近

年来已逐步向以云 DC为中心的云网边一体化智能网

络的方向发展，而更加高效便捷地将运营商云 DC 提

供的种种网络服务能力与运营商网络传统的连接能

功能服务链在城域网络中的

应用方案研究

Research on Application Solution of SFC in MAN

关键词：

SRv6；云数据中心；服务编排；NFV

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.011.015

文章编号：1007-3043（2023）11-0077-06

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

在当前数字经济和云化服务快速发展的背景下，国家和行业对运营商城域网络

提出了差异化网络服务转型的要求。结合 SRv6技术原理，介绍了在功能服务

链场景中应用SFC技术比应用传统方案的优势，并引申出城域网络中基于SFC

技术的功能服务链的智能化网络解决方案以及相应的网络管控方案。

Abstract：

Under the background of the rapid development of digital economy and cloud services，state and industry have put forward the

requirements for the transformation of differentiated network services. Based on the principle of SRv6 technology，it introduces the advantages of SFC technology compared with traditional solutions in the functional service chain scenario，and extends

the intelligent network solution for functional service chains and the corresponding network management solutions based on

SRv6 SFC technology in MAN.

Keywords：

SRv6；Cloud data center；Service orchestration；NFV

孔艺诺1

，屠礼彪2

，宋 盈1

（1. 中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 100048；2. 中国联合网络通信集团有限公司，北京 100033）

Kong Yinuo1

，Tu Libiao2

，Song Ying1

（1. China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Beijing 100048，China；

2. China United Network Communications Group Co.，Ltd.，Beijing 100033，China）

孔艺诺，屠礼彪，宋 盈

功能服务链在城域网络中的应用方案研究

数据通信

Data Commuincation

引用格式：孔艺诺，屠礼彪，宋盈. 功能服务链在城域网络中的应用方案研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：77-82.

77

2023/11/DTPT

力协作起来，满足客户数字化应用需求，建立差异化

竞争优势，是运营商势必要不断优化的云网融合演进

方向。

随着5G技术和工业物联网的快速发展，更多的垂

直领域如 VR、自动驾驶、智慧城市、智慧家庭等也对

网络提出了不同时延、稳定性和带宽的需求。为了应

对互联网+时代带来的网络能力升级的需求和挑战，

运营商势必要面对细分的企业市场，并快速向可提供

差异化服务的网络服务提供商转型，网络服务也需要

从传统的管道式连接为主转向算网一体的差异化网

络服务。

1 功能服务链关键技术

为了向不同需求的企业和终端用户提供差异化、

定制化的网络服务，运营商网络往往需要在网络传输

的过程中为流量提供各类的网络增值服务，来保障数

据包的安全性、合理性以及可传递性，常见的网络服

务有防火墙、负载均衡设备、DDOS 流量清洗设备、入

侵防御系统等等。数据通信网络不仅需要将流量引

导至对应网络服务功能的处理节点，还需要按照业务

需求的一定顺序对数据包进行引导，才能满足当前多

样化融合业务的需求。

1.1 传统的功能服务链实现方式

在传统网络架构场景下，通常网络是根据业务所

需的服务类型就近放在业务接入侧附近，并通过网络

服务之间的一系列隧道和引流策略配置才能够按照

一定顺序将网络服务连接起来（常见的配置有策略路

由、VxLAN隧道或者GRE隧道等），而这种部署和运维

模式存在诸多问题。

a）网络服务与基础网络设备之间的物理连接强

耦合。无法实现多种业务在服务节点之间自由地选

择服务顺序。

b）配置复杂。需要在整个转发路径中逐个对关

键网络节点进行手动配置，才能将流量引导至预期的

下一个节点，而城域网网络设备通常要综合承载大量

业务，在进行配置时一方面可能因运维人员配置错误

出现较大面积的网络故障风险，另一方面多业务之间

的配置可能存在冲突，导致无法满足多业务在网络设

备中反复引流的情况。

c）变更和新业务下发不灵活。随着业务模式的

不断变更和网络服务能力的快速发展，无论是需要为

企业客户进行流量修改还是增加或删除任一网络服

务节点，都需要在数个城域网络设备上进行配置修改

操作，变更流程复杂、耗时长。

d）数据包在这个过程中多次进入不同的隧道，反

复在路径中封装、拆封装，对网络设备的复杂性具有

较高要求，且多次封装也会影响数据包的转发效率。

1.2 基于SRv6的功能服务链关键技术

SRv6 是基于 IPv6 和 Segment Routing 的新一代 IP

承载协议，它可以统一传统的复杂网络协议，实现网

络协议的简化和应用级 SLA 的保证。基于 SRv6 的功

能服务链（SFC）是一种通过在原始报文中添加 SRv6

路径信息来引导报文按照指定的路径依次经过网络

服务设备的技术。SRv6 TE Policy通过 Segment List指

示网络中的设备遵循指定的路径转发，非常适合业务

链场景。将网络转发路径上的关键节点以及代表网

络服务的SID按照所需顺序封装到SRv6 TE Policy中，

如果数据包被重定向到 SRv6 TE Policy中，则 SRv6 TE

Policy 的 Segment List 由头端添加到数据包上，网络的

其余设备执行Segment List中嵌入的指令。

SRv6近年来已经逐渐标准化，其基础协议主要包

括 SRv6 报文封装格式 SRH、SRv6 网络编程框架、IGP

基础路由扩展、BGP VPN扩展、OAM监控、BGP－LS北

向接口、PCEP北向接口、YANG接口等，这些基础协议

可以支持完成基于SRv6的VPN、路径规划、链路保护、

SDN 管控等基础业务部署，相关协议标准化基本完

成，其余协议标准也基本达到工作组文稿状态。而

SRv6 SFC报文封装格式已经正式发布为 RFC8754，关

于SRv6 SFC的OAM监控、静态代理、动态代理等能力

的标准化仍在草案阶段，相关的标准化进程正在由主

流设备厂商和运营商联合推进。对国内主流网络设

备供应商的技术调研表明，华为、中兴、烽火等厂商基

本都已经实现了 SFC 的基本功能设计、产品能力开发

和管控方案设计，而关于 SFC 功能的代理方案和保护

方案，各厂商产品仍处于不断发展和推进的进程当

中。

SRv6 SFC服务链网络包括以下角色。

a）业务分类节点（Service Classifier，SC）。SC位于

SRv6 SFC 服务链网络边缘，通常为运营商接入侧设

备，作为服务链路径的源节点，通过指定接口、五元组

或者 DSCP 等标识，将业务数据引入特定的 SRv6 TE

Policy隧道中进行转发。

b）应用服务节点（Service Function，SF）。SF为网

络提供各类增值服务的节点，可以为网络服务专用设

孔艺诺，屠礼彪，宋 盈

功能服务链在城域网络中的应用方案研究

数据通信

Data Commuincation

78

邮电设计技术/2023/11

备，也可以是部署在运营商云资源池的虚拟网络服务

节点。

c）服务链转发节点（Service Function Forwarder，

SFF）。SFF 作为 SF 的服务链代理，根据 SRv6 封装信

息，将收到的报文转发到SFF关联的若干SF上。SF处

理报文后，将报文返回给 SFF，SFF决定是否继续转发

报文。

d）服务链路径（Service Function Path，SFP）。SFP

为根据需求计算出的一条报文路径，可以精确地指定

每一个 SF 的流量流经顺序。在 SRv6 网络中，一个

SRv6 TE Policy可以作为一个业务链路径SFP。

图1为简化后的SRv6 SFC应用场景，SC从用户网

络接收到原始报文，通过匹配五元组等分类信息进行

分类，分类后的流量被重定向到 SRv6 TE Policy 中。

分类器根据 SRv6 TE Policy 进行 SRv6 报文封装，SRH

信息里除了 SRv6 TE Policy 路径信息以外，还有代表

VPN业务或公网业务的Tail End.DT4 SID。

SRv6 SFC 技术可以很方便地满足云网中灵活引

导流量的需求。SFC 技术利用 SRv6 报文中可编程头

部SRH将业务所需的各种服务节点按需、按顺序融合

到一条逐跳指定路径的 SRv6 Policy中，来满足网络中

不同业务对网络的需求，可以很好地解决上述传统方

案为部署和运维带来的诸多问题。

a）接入设备根据业务方的不同需求，将对应流量

根据 SRv6 Policy引导至满足条件的 SRv6-TE隧道中，

流量会根据控制器或编排器提前编排好的路径逐跳

进行IPv6寻址转发，实现不同业务可在同样的数据网

络中按需按序访问服务节点。而网络服务设备之间

只需要保证 IPv6 网络可达，摆脱物理连接带来的限

制，可以很好地解决传统方案中网络设备强耦合的问

题。

b）运维人员仅需要在流量进入运营商网络的接

入设备上进行SRv6 SFC配置，由接入设备根据SFC配

置为指定流量封装SRH头部后进行后续转发，网络其

他设备无需感知服务路径需求或者配合业务对服务

编排的需求进行一系列配置，可以极大地解决传统方

案的配置复杂性问题。

c）由于仅接入设备需要进行配置和流量封装，当

业务需求需要变更时，仅需对接入设备进行一次 SFC

配置重新下发的操作即可，运维人员可以快速灵活地

对服务链业务进行变更。

d）数据包仅在接入设备进入 SRv6隧道时进行一

次封装，极大地优化了传统方案中多次封装的转发效

率问题。

2 SFC网络实现方案

智能城域网采用虚拟化、云化技术，网络服务（如

BRAS/防火墙等）由就近在业务侧部署转向按省市构

建城域网络能力资源池集中部署的方式，以此来满足

智能城域网业务综合承载、算力下沉、算力统一编排

的需求，实现多专业网元在网络能力资源池中的统一

承载，并满足电信级网元的高性能与高可靠性承载要

求。在城域网络中，可利用 SRv6 SFC 技术构建智能、

高效的业务链能力，实现云、网、安业务的融合与随

选，提供业务自助订购、弹性调整、自动开通的能力。

由网络服务编排系统对一条起始于 CPE设备、终结于

城域网核心设备的端到端 SRv6 隧道进行编排，逐个、

有序地将网络服务节点在SRH中进行排序，引导用户

流量按需按序地经过网络能力资源池中的各项服务。

根据当前城域网络现状，有如下几个网络方案。

2.1 企业接入CPE且支持SRv6 Policy场景

随着 SRv6 技术的不断发展，部分政企接入设备

CPE或者物理 BRAS已支持 SRv6 Policy功能。通过运

营商统一开放的门户，客户可以自定义选择网络能力

资源池支持的各项服务并决策服务生效的顺序，由网

络服务编排系统根据定制化需求以及当前资源池负

载情况、能力支持情况选择一到多个资源池为客户创

建物理或虚拟服务，并将编排好的服务链隧道信息通

过网管系统下发到 CPE 设备上，即 CPE 作为 SFC 的业

务分类节点。

图 2为 CPE作为 SC的 SFC网络方案示意，政企客

图1 SRv6 SFC的典型组网方案示意

SRv6 SFC服务链网络

User network User network

SF1

Tail Endpoint

SRv6-TE Policy

SF2

SC SFF1 SFF2

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2023/11/DTPT

MCR

CR

MER MER

MAR

智能城域网

MER

MAR

endpoint

SFF

SF1、SF2、SF3…

网络能力资源池

政企

SC

Internet

EVPN over SRv6 SFC

CR

MCR

MER

MAR

CPE

户的数据流通过接入设备 CPE进入运营商网络，根据

企业客户源地址、染色情况、DSCP 等标记进行分类，

CPE 将分类后的流量重定向到 SRv6 TE Policy 中，以

Policy 定义的路径作为 SRH 插入到业务数据包中，并

将流量发送到运营商城域网络中，转发至对应的网络

能力资源池。

2.2 无CPE或者CPE不支持SRv6场景

在现网场景下，部分政企接入设备 CPE或者物理

BRAS 建设较早，设备原始能力无法支持 SRv6 TE

Policy 能力，在该场景下选择将分流编排的动作转移

到城域网接入设备上完成，业务数据流流经 CPE等设

备并通过二层或三层转发进入到运营商智能城域网

接入设备（MAR），业务或者运维人员通过统一管控门

户定制增值服务需求，控制器将编排好的 Policy 提前

下发至城域网接入设备。图 3给出了 MAR 作为 SC的

SFC 网络方案示意，可根据用户数据包五元组或者接

入端口对业务流量进行分类染色，由城域网接入设备

按照设备上 Policy 规则将染色后的流量重定向到

SRv6 TE Policy中，城域网其他设备根据报文外层头部

信息将流量转发至预期的第一个对数据流进行处理

的网络服务节点。

2.3 网络服务支持SRv6 Policy场景

根据上述 CPE分流或城域接入设备分流的方案，

城域网可以将业务流量通过重封装的方式定向转发

到网络资源能力池中的网络服务节点。网络服务可

能承载在专用集成硬件上，也可能承载在通用硬件上

容器化部署，在该服务节点支持 SRv6 Policy 的情况

下，带 SRH 头的业务流量直接转发至网络服务节点，

网络服务节点根据自身能力和配置情况对流量进行

处理，且由于该节点支持 SRv6，该节点同时需要对

SRv6 头部进行处理，即执行 SL 减一的操作并将 SRH

中下一个 SID 封装到外层头部的目的地址中，用于标

识流量的下一个目的地。下一个服务节点收到数据

报文后依然根据能力对数据流量进行处理，并同样对

SRv6进行头部处理。

以此类推，直到流量经过服务链指定的最后一个

服务节点后，根据 SRv6协议基本原理，由最后一个服

务节点（SRv6 隧道尾节点）将报文原始目的地址封装

到最外层头部的目的地址，并将流量根据路由表寻址

转发至运营商公网。

2.4 网络服务不支持SRv6 Policy场景

现网中存在大量的历史采购或者建设的专用硬

图2 CPE作为SC的SFC网络方案示意 图3 MAR作为SC的SFC网络方案示意

MCR

CR

MER MER

MAR

智能城域网

MER

MAR

endpoint

SFF

SF1、SF2、SF3…

网络能力资源池

政企

SC

Internet

CPE

EVPN over SRv6 SFC

CR

MCR

MER

MAR

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数据通信

Data Commuincation

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邮电设计技术/2023/11

件服务设施，该类设施不支持 SRv6 功能，在服务链编

排中如果需要使用该类设备的网络服务能力，则需要

城域网网络设备为该类服务提供代理，即代理网络设

备根据收到报文的 SRv6 SID，将报文依次转发至 SID

关联的各类服务上进行处理。转发过程如下：代理网

络设备收到报文后，由于服务无法识别 SRv6 报文，需

要将 SRv6 报文解封装，去除 IPv6 基础头部和扩展的

SRH头部，把用户网络的原始数据报文转发给网络服

务节点进行处理。处理后的流量回到代理网络设备

后，根据手工配置或动态记录的 SID 列表为处理后的

业务报文重新封装 SRv6 头部，使报文继续在 SRv6

SFC网络中转发。

为了实现服务代理，需要在代理网络设备上创建

End.AS SID 或者 End.AM SID 类型的 SID，并在控制器

上进行服务编排时，将该 SID 编排进 SRv6 TE Policy

中，用于标识 SRv6 服务链静态代理的某个网络服务。

End.AS SID 对应的转发动作是：在报文从该节点发送

到服务节点之前，先解封装报文，然后根据End.AS SID

关联的出接口转发报文。在报文从服务节点发送回

到本代理节点之后，根据报文的入接口（或入接口和

VLAN）查找关联的 End.AS SID，并为报文重新添加

SRv6封装。

3 SFC网络管控方案

为实现云、网、安等业务协同，面向业务提供清晰

可用的自助订购、弹性调整、快速开通的网络服务能

力，需要通过网络服务编排器协同网络设备控制器、

网管系统以及资源池控制器协同配置，实现端到端的

服务链开通和业务开通能力。各系统分别负责的管

控能力模块如下。

a）网络服务编排系统。

（a）计算满足业务要求SLA的可用路径以及备用

路径。

（b）从用户界面获取业务所需的服务内容以及顺

序、质量等网络服务要求。

（c）统筹网络信息，分配 VRF、color、VLAN 等资

源。

（d）生成并编排服务链和业务路径信息，形成

SRH 配置并统筹整网控制器对网络进行配置、管理、

调优等。

b）网络设备控制器（SDN控制器）。

（a）收集网络网元、拓扑、链路等信息，绘制可视

化网络拓扑。

（b）业务VPN开通，配置下发。

（c）SRv6路径计算，Policy配置增删改查。

（d）服务链代理配置增删改查。

c）网管系统。

（a）收集设备告警并对各类告警进行分类和预处

理。

（b）对设备状态、标签容量、链路状态等网络资源

进行监控。

（c）对整网流量水线、网络质量等进行监控。

（d）自动化sop执行等。

d）资源池控制器。

（a）云资源池内网络监控。

（b）云内网络服务状态监控。

（c）网络服务创建、修改、删除。

（d）云内网络设备配置查询、修改、删除等。

图 4 给出了智能城域网管控方案示意，一条完整

的业务功能服务链的编排预期应包括以下几个流程。

a）在业务第一次创建时，网络服务编排系统首先

通过网络设备控制器和资源池控制器分别获取承载

网络、资源池网络和服务信息，汇总获得整网网络能

力全景图。

b）根据用户输入的业务编排要求，选择资源池中

已有的服务节点，或通知资源池在空闲虚机上进行新

增服务的创建。

c）获取全部服务节点以及网络设备的 SRv6 能

力，如果存在不支持 SRv6 的服务节点，网络服务编排

器还需要为其就近选择网络设备进行代理，并为其分

配代理 SID 以及生成相应的代理配置，通知控制器进

行代理配置下发。

d）网络服务编排系统根据资源占用情况为业务

选择 color，并通知网络设备控制器通过路由策略对需

要引流的业务流量进行染色。

e）网络服务编排系统向网络设备控制器下发算

路请求，通知网络设备控制器根据客户的定制需求

（服务需求、SLA需求、时延需求等）进行预算路。

f）网络设备控制器确定SRv6路径后，网络服务编

排系统将转发路径的关键节点与网络服务SID或者代

理 SID 信息、业务 color 染色信息等进行整合，生成

SRv6 SFC 配置，并通过网络设备控制器进行配置下

发。

至此，一条业务功能服务链创建成功，业务流量

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数据通信

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2023/11/DTPT

进入分流设备后会根据设备上所配置的 SRv6 Policy

选择对应的业务服务链进行转发；业务链初步创建成

功后，网络服务编排系统还需要根据网管以及资源池

控制器的网络、服务、资源池等健康状态信息实时进

行服务链配置的自动调整；当业务需求发生变更和停

止时，系统也需要支持对服务链的手动修改以及删除

能力。

4 结束语

随着工业互联、自动驾驶、行业云网、智慧园区、

元宇宙、云游戏等互联网+新业态的持续发展，各行业

对运营商网络定制化和差异化服务的需求会逐渐提

高。通过本文的智能城域网功能服务链调度方案，可

以实现运营商网络快速适应流量多样化、算力下沉的

需求，为不同业务提供多种多样的、可灵活选择的大

带宽、低延时、灵活路径随选、安全可信等网络增值服

务能力，满足云专线、云间高速、云边协同、政企专线

等业务的承载需求，打造简洁、敏捷、开放、融合、安

全、智能的云网融合新型信息基础设施。本方案有效

解决了传统网络服务部署方式设备冗余、开通慢、配

置复杂等问题，随着 SRv6 技术的进一步发展和应用，

运营商网络将以更简单、精细的服务能力助力各行各

业应用流量蓬勃发展。

参考文献：

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一卷）［M］. 苏远超，蒋治春，译. 北京：人民邮电出版社，2017.

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［11］ 推进 IPv6 规模部署专家委员会 . SRv6 技术与产业白皮书［EB/

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［14］ 刘强，石磊 . Segment Routing 技术及其应用分析［J］. 电信技术，

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作者简介：

孔艺诺，毕业于北京交通大学，学士，长期从事中国联通数据网络的规划设计和研究测

试等工作；屠礼彪，毕业于北京邮电大学，高级工程师，硕士，主要负责 IPv6规模部署、

IP城域网、5G承载新型智能城域网方面的规划、建设和管理工作；宋盈，毕业于上海交

通大学，高级工程师，硕士，长期从事中国联通数据网络的规划设计和研究测试等工作。

图4 智能城域网管控方案示意

MCR MCR

CR CR

MER

MAR MAR

MAR

政企

CPE

MER

网络能力资源池

智能城域网

MER MER

Internet

智能城域网

SDN控制器

网络服务编排系统

资源池

控制器

智能城域网

网管

孔艺诺，屠礼彪，宋 盈

功能服务链在城域网络中的应用方案研究

数据通信

Data Commuincation

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邮电设计技术/2023/11

——————————

收稿日期：2023-10-16

0 引言

2020 年 5 月，中国移动与中国广电签署了《5G 网

络共建共享合作框架协议》。2021年9月，双方又签订

了《5G网络共建共享补充协议》［1］

，这标志着中国移动

5G建设进入了新阶段。在新阶段，中国移动将在城区

持续加密 2.6 GHz基站，并通过部署 700 MHz基站，开

启 VoNR 功能；在非城区，按照 700 MHz 打底、2.6 GHz

增强的模式全面建设5G无线网。

分组传送网（Packet Transport Network，PTN）系统

不能完全满足 5G 基站的大带宽、低时延、高精度时间

同步、灵活组网、网络切片等需求［2］

，切片分组网（Slic‐

ing Packet Network，SPN）系统由于投资的原因，不能在

短时间内完成自上而下全覆盖。为了满足 5G 无线网

建设的基本要求，面对着城域新老平台系统并存的现

状，需要对SPN系统搭建，尤其是对SPN接入层搭建相

关问题进行深入研究。

1 SPN接入层规划建设策略分析

5G 时代的 SPN 建设与 4G/3G 时代的 PTN 建设、

3G/2G 时代的 SDH 建设既有相同之处，又有显著的不

同。相同是，网络初始都仅面向基站接入，最终都需

SPN接入层搭建相关问题研究

Research on Issues Related to SPN Access Layer Construction

关键词：

SPN；接入层；五网改三网；5G；新型城域网；新型

综合业务接入区

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.016

文章编号：1007-3043（2023）11-0083-05

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

对 5G时代的 SPN建设与 4G/3G时代的 PTN建设以及 3G/2G时代的 SDH建设

的异同点进行对比。分析了SPN接入层的规划建设策略，梳理了城区和非城区

搭建 SPN 接入层的要点，并提出了以 SPN 接入层的搭建为抓手，推动 SPN 与

PTN融合组网的具体思路。

Abstract：

It compares the similarities and differences between SPN construction in the 5G era, PTN construction in the 4G/3G era, and

SDH construction in the 3G/2G era. Then it analyzes the planning and construction strategy of SPN access layer，sorts out the

key points of building SPN access layer in urban and non-urban areas. Taking the construction of SPN access layer as a starting point，it puts forward specific ideas for promoting the integration of SPN and PTN.

Keywords：

SPN；Access layer；Reduce five networks to three networks；5G；New MAN；New multi-service access area

林 炎，吴 辰（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

Lin Yan，Wu Chen（China Information Consulting & Designing Institute Co.，Ltd.，Nanjing 210019，China）

林 炎，吴 辰

SPN接入层搭建相关问题研究

电信传输

Telecommunication Transmission

引用格式：林炎，吴辰. SPN接入层搭建相关问题研究［J］. 邮电设计技术，2023（11）：83-87.

83

2023/11/DTPT

要面向综合承载；都需要分层分割，以保证网络架构

明晰；都需要尽可能成环，以实现网络倒换保护；都需

要控制环上节点数，以保证网络容量充足，等等。

早期无线网普遍采用 D-RAN 建设模式，接入网

元通常先在基站配套传输项目新增，再通过城域网项

目优化调整［3］

，几乎是一站一传输设备。在 5G 时代，

C-RAN 建设模式成为绝对主流，DU/BBU 等信源共柜

或共框成为新常态［4］

，相应的城域网接入层在网络中

的定位需整体上移，如图1所示。

SPN 接入层虽然处于 SPN 系统最底层，但规模最

大、覆盖最广。简单地参考现有的PTN/SDH接入层来

搭建 SPN 接入层，既不能满足 5G 基站接入的需求，也

不能解决 PTN/SDH 系统长期存在的结构性问题。由

此看来，搭建 SPN 接入层的目标是控制网元数量、提

高质量，做到规划引领、统分结合。

a）规划引领。编制SPN接入层规划蓝图（以下简

称“蓝图”），该蓝图包括拓扑图、网元信息表、机房信

息表等内容。编制蓝图的目的是加强传输专业和无

线专业的协同，加强传输设备和传输线路间的协同，

充分顺应C-RAN信源集中部署的发展趋势，控制SPN

网元数量，精简SPN系统结构。

b）统分结合。在城域网项目中以整环为单位建

设 SPN接入层，在基站配套传输项目中以设备扩容为

主。目标机房暂不具备条件时，可先部署于过渡机

房，进行信源拉远式集中；待目标机房具备条件后，再

搬迁接入网元，进行信源堆叠式集中改造。

总而言之，要严格按照蓝图进行 SPN 接入层搭

建，并定期根据业务需求的变化、基础资源等情况进

行复盘和更新。

2 搭建城区SPN接入层要点分析

城区 SPN 接入层应依托于新型综合业务接入区，

按照划面、设点、组网的步骤进行规划［5］

，如图2所示。

2.1 划面

在综合业务接入区内部，以道路、桥梁、河流、湖

泊、公园、绿化带等妨碍光缆线路穿行的大型障碍为

界，进一步划分业务汇聚区。通常建议其覆盖面积控

制在0.5~1.5 km2

，热点城区不超过1 km2

。

2.2 设点

为了应对分布式系统信源集中、核心网下沉、固

移融合等需要，汇聚机房被细分为普通汇聚机房和业

图1 城域网接入层在网络中的定位变化

接入1 接入2 接入3 接入4

1G/10G接入环

10G/50G接入环

普通

汇聚1

普通

汇聚2

普通

汇聚1

普通

汇聚2

接入1 接入2

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

DU/BBU等

SPN

图例： 普通汇聚机房 业务汇聚机房 汇聚光缆 主干光缆 联络光缆 引入光缆

综合业务接入区1 综合业务接入区2

图2 城区SPN接入层的搭建

林 炎，吴 辰

SPN接入层搭建相关问题研究

电信传输

Telecommunication Transmission

84

邮电设计技术/2023/11

务汇聚机房 2类［6］

。一个综合业务接入区对应唯一的

普通汇聚机房，一个业务汇聚区对应唯一的业务汇聚

机房。普通汇聚机房可以兼做其所在业务汇聚区的

业务汇聚机房。

如果汇聚机房室外塔桅上有大量带电设备，建议

采用独立供电方式。对于室内机房配套的新建或改

造，需要充分考虑包括C-RAN在内的各类分布式系统

的信源集中、核心网设备的安装及其空调、电池增加

等需求。

2.3 组网

城区接入网元应主要部署于业务汇聚机房，通过

综合业务接入区内的主干光缆、综合业务接入区间的

联络光缆完成组网。接入环双挂在同一个汇聚环上2

个不同的汇聚网元下。

由于城区SPN接入层以面向大C-RAN集中为主，

建议选用10个以上业务槽位、交叉能力较强的盒式设

备或小型机架式设备作为接入网元。单个接入环接

入网元数建议控制在 6 个之内，环网带宽为 50GE，以

便提前储备集客业务接入和传送能力。

3 搭建非城区SPN接入层要点分析

非城区的面积通常远大于城区。因此，应该首先

着眼于乡镇行政中心、矿山港口、工业园区、学院高

校、发达行政村、移民搬迁点、旅游度假区等区域，划

出“中心地带”［7］

。类似于城区的综合业务接入区搭

建，可以在非城区中心地带设置普通汇聚机房、部署

SPN汇聚网元。

无线基站信号频段越低，波长越长，覆盖范围越

大。700 MHz覆盖半径可以达到3.4 km［8］

，900 MHz 覆

盖半径仅是 700 MHz 的一半左右。容易推导出非城

区 SPN 接入网元需求量≤700 MHz 基站规划数≤900

MHz基站数。因此，可以基于 FDD 900 MHz无线网规

划 700 MHz 目标网，进而参考 700 MHz 目标网规划

SPN接入网元。

针对非城区中心地带业务，建议尽可能地将业务

由普通汇聚机房统一接入和汇聚网元统一承载，从而

控制接入网元数量，避免大量位于中心地带的接入网

元被拉出中心地带，为组环而组环的情况出现。接入

环网安全隐患数量通常与接入环网物理路由长度成

正比，为组环而组环并不能提升系统的可靠性。

对于中心地带间的“外围地带”业务，可以通过设

置“小业务汇聚机房”，先做相对集中，再通过部署接

入网元进行集中承载。首选自有产权机房作为小业

务汇聚机房，其次是铁塔机房或其他运营商机房；进

出光缆路由应保证不少于2条。小业务汇聚机房本质

仍是接入机房，配套条件相对较差，非城区物理基站

间距相对较大，为保证运维的便利性，无需追求高 CRAN集中度，收敛物理基站数以3~5个为宜。总之，小

业务汇聚机房数量与非城区700 MHz基站规模大体相

当较为合理。

非城区接入环可以通过接入光缆双挂在同一个

汇聚环上的2个不同汇聚网元上。在业务相对稀疏的

外围地带，还可以引入类似城区综合业务接入区中的

主干光缆、配线光缆的概念，推动接入光缆与汇聚光

缆的统筹规划，分层使用。

如图3所示，外围主干光缆连接相邻的中心地带，

其纤芯被分为直达和共享2类。汇聚网元可以通过直

达纤芯对接，接入环则可以通过外围主干光缆的共享

纤芯或配线光缆来组环。

由于非城区SPN接入层主要面向小C-RAN，建议

选用不少于 6 个业务槽位的盒式设备作为接入网元。

单个接入环的接入网元数建议控制在 8 个以内，环网

带宽以10GE为主。若接入环覆盖区域有通过IP传输

设备回传OLT的需求，建议直接按50GE进行规划。

4 PTN与SPN融合组网总体思路

近年来，中国移动提出了“五网改三网”城域网发

展目标，旨在将现有的SDH、PTN、SPN、PON和OTN等

5 张网逐渐精简为 SPN、PON 和 OTN 等 3 张网。其中，

PTN 与 SPN 融合组网是一项重要工作［9］

，目前有网络

融合和业务融合2套解决方案。

a）网络融合是指将 PTN 接入环完全割接到 SPN

汇聚环下，并将 PTN 系统直接并入 SPN系统中。将所

有PTN接入网元纳入SPN网管，PTN核心网元、汇聚网

主干光缆独享纤芯组汇聚环

主干光缆共享纤芯组接入环

中心地带1

中心地带2

配线光缆组接入环

图3 业务相对稀疏的非城区SPN接入层的搭建

林 炎，吴 辰

SPN接入层搭建相关问题研究

电信传输

Telecommunication Transmission

85

2023/11/DTPT

元全量退网。实施这套方案的前提条件是在 4G 后期

已经面向C-RAN完成了对PTN系统架构的改造，并且

PTN 与 SPN 必须来自同一厂家。该方案最大的弊端

是，虽然SPN系统可以兼容PTN，但大多数PTN不能平

滑升级到 SPN，导致在未来相当长的一段时间内，SPN

系统的优良特性都无法得到充分展现。

b）业务融合指取消 PTN 和 SPN 接入层的业务承

载限制，将业务就近接入PTN或SPN，在PTN不能满足

业务需求的地点或区域，启动 SPN 建设。随着 SPN 的

建成，以单点或整环为单位，逐步将业务由 PTN 迁转

至SPN，分批完成PTN的退网。

相对而言，业务融合是更普遍适用的解决方案。

在应用过程中，笔者也总结了4个关键点。

a）在 业 务 融 合 之 前 ，SPN 系 统 应 构 造 起 多 个

FlexE切片［10］

，以满足不同业务的承载需求。

b）在单个SPN接入网元入网后，应优先将与之对

应的 PTN接入链业务迁转，对下挂接入链设备进行退

网处理。在对接入环设备进行退网时，需要谨慎处

理。每退网一台 PTN设备，都需提前计算其相关中继

段距离是否仍满足组网需要［11］

，是否需要替换长距光

模块。

c）在 SPN 接入环搭建完成后，应将与之对应的

PTN接入环业务迁转、设备退网；在SPN汇聚环搭建完

成后，应将与之对应的 PTN 汇聚环业务迁转、设备退

网。

d）退网 PTN 可以用于存量 PTN 的替换、扩容，为

SPN接入层的有序搭建争取时间。

由于 PTN 和 SPN 系统独立运行，PTN 与 SPN 网元

归属于不同网管。一般情况下，为了让业务顺畅互联

互通需要额外增加一些链路进行对接。在PTN和SPN

同厂家的区域，可以用SPN替换PTN，并继续提供PTN

的功能。以一个物理实体、2 个独立逻辑网元的形式

分别纳入 SPN 和 PTN 网管，从而省去一部分对接链

路。

5 在SPN搭建过程中遇到的问题及解决方案

SPN 2.0引入了 Mbit/s级别更小颗粒技术、小型化

SPN设备，进一步增强了面向用户的智能运维能力［12］

。

但任何事物都有其两面性，正是由于 SPN 具备动态算

路、集中控制等机制，SPN 组网限制较 PTN 更为严

格［13］

。现实中，常遇到2个问题。

问题1：在汇聚环和汇聚环交界区域，接入环跨汇

聚环虽双归，但无法形成逻辑环网。

常规应对措施：将产生交接区域的汇聚环划为一

个 IGP域。极端情况下，甚至可以将整个区/县（市）划

为一个IGP域。

问题2：在城区与非城区交界区域，接入环一端挂

普通汇聚网元，另一端挂重要汇聚网元，使业务流向

变得复杂。

常规应对措施：在重要汇聚机房增设普通汇聚网

元对业务进行切割，或修改网元节点链路缺省cost值。

传统城域网核心-汇聚-接入的3层网络架构主要

针对南北向流量为主的业务形态。PON 系统对其进

行了精简，采用了BRAS-OLT的2层构架，大幅提高了

业务转发效率。

在算网时代，东西向流量将成为主流，对城域网

转发效率要求越来越高。相较于 SPN，OTN 具有组网

限制少、转发时延低、保障水平高等优势。

在 SPN 搭建中，主要遇到的问题是受地理条件的

限制，SPN 接入环与 SPN 汇聚环无法完全匹配。从根

本上解决问题的对策是将OXC/ROADM下沉简化［14］

至

普通汇聚机房，搭建真正透明传输、综合承载的“OTN

中继层”，以此来替代SPN汇聚层。通过OTN中继层，

将 SPN 接入环双归至 SPN 重要汇聚网元，建设类 PON

架构的极简SPN系统，如图4所示。

借助于 OTN 大带宽、透明传输、WSON 等诸多优

秀特性，SPN 系统可以以更高的速率、更低的时延、更

高的质量运行，从而达到 1+1 远大于 2 的效果，如图 5

所示。

图4 SPN接入环直挂SPN重要汇聚网元

重要汇聚

OTN 1

重要汇聚1

重要汇聚

OTN 1

汇聚OTN x 汇聚OTN k

汇聚OTN y 汇聚OTN z

SPN接入层

OTN中继层

重要汇聚2

林 炎，吴 辰

SPN接入层搭建相关问题研究

电信传输

Telecommunication Transmission

86

邮电设计技术/2023/11

汇聚网元可逐步演变为一个大型的接入网元，顺

势并入SPN接入层。随着更多接入环双归至重要汇聚

网元，重要汇聚层可以结合叶脊网络理论［15］

进行水平

扩容。

6 结束语

SPN 接入层的构建对 5G 和城域网的发展有着深

远的影响。中国移动应充分利用好这次机会，化繁为

简，以始为终，持续推进“五网改三网”进程，实现 PTN

与SPN融合组网，推进 OTN中继层建设。对于大颗粒

业务，可以直接就近接入 OTN 中继层或其下属的

OTN-CPE，而对于小颗粒业务，可先集中于业务汇聚

或接入机房，由 SPN 接入网元、OLT 收敛后，再接入

OTN中继层。以此为新的起点，打造一个更加扁平高

效、安全可靠的新型城域网。

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图5 SPN系统目标架构

核心网设备

城区/非城区

50GE/10GE

接入层

裸纤/OTN

N×100GE

中继层

重要汇聚层

N×100GE

核心层

核心网设备

核心层

重要汇聚层

普通汇聚层

接入层

N×100GE

N×100GE

200GE 100GE

50GE 50GE/10GE

城区 非城区

丆丆丆丆 丆丆丆丆 丆丆丆丆

丆丆丆丆丆丆丆丆丆作者简介：

林炎，高级工程师，硕士，主要从事信

息通信网络咨询、设计、研究等工作;

吴辰，高级工程师，硕士，主要从事无

线通信网络咨询、设计等工作。

林 炎，吴 辰

SPN接入层搭建相关问题研究

电信传输

Telecommunication Transmission

87

2023/11/DTPT

——————————

收稿日期：2023-09-01

1 概述

2021 年《政府工作报告》指出要“加大 5G 网络和

千兆光网建设力度，丰富应用场景”，光纤网络由百兆

时代向千兆时代演进已上升为国家战略。近年来，中

国智能家居产业蓬勃发展，越来越多的无线设备在消

费者家庭中出现，如4K超高清电视、智能空调、可穿戴

设备等，它们都开始支持 Wi-Fi 连网功能。随着用户

对超高清、高质量内容的需求不断增加，对网络连接

速度的需求也在急速增长。市场需求推动了家用路

由器终端的销量逐步攀升。根据市场调研机构 Tech‐

navio发布的报告“2020—2024年全球家庭 Wi-Fi路由

器市场”，智能家居产品的广泛采用，推动了全球 WiFi路由器市场快速增长。报告预测，2020—2024年期

间，全球家用 Wi-Fi路由器市场规模预计将增长 13亿

美元，亚太地区的复合年增长率更是高达37%。

在万物互联的时代背景下，智能家居产品的智能

化程度越来越高，对多设备联动性的要求日益增强，

运营商也适时推出了千兆光宽带等高速率的宽带产

品，同时，稳定性高、安全性好、传输速度快的网络系

统和硬件设备也变得必不可少，家用路由器更是成为

了家庭组网的必备品。

家用路由器端业匹配数字化

诊断方法的探析 Analysis on Digital Diagnosis Method of

Terminal Service Matching for Home Router

关键词：

电信运营商；宽带网络；数字化运营；路由器；端业

匹配

doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.11.017

文章编号：1007-3043（2023）11-0088-05

中图分类号：TN915

文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

摘 要：

在万物互联的时代背景下，随着智能家居产品的智能化程度越来越高，对多设

备联动性的要求日益增强，运营商的宽带网络产品也不断提速。家用路由器已

经成为家庭组网必备品。路由器能力与用户宽带速率不匹配问题，成为影响用

户网络感知和运营商服务投诉的主要问题。只有做好数据沉淀和数字分析模

型构建工作，通过数字化运营模式提前发现并处理问题，才能为用户提供高品

质宽带网络服务。

Abstract：

In the era of the Internet of everything，with the increasingly high degree of intelligence of household products，the requirements for multi-device interactivity are increasing. The broadband network products of the operators are speeding up，and

the home router becomes a necessary product for home broadband network. The mismatch between router capability and user's broadband rate becomes a major problem affecting user's network perception and operator's service complaints. Only

through the construction of data precipitation and digital analysis model，can we find and deal with problems in advance

through the digital operation mode，so as to provide users with high-quality broadband network services.

Keywords：

Telecom operators；Broadband network；Digital operation；Router；Terminal service matching

邓 煜1

，袁毓蔓2

（1. 中国联通智网创新中心，北京 100048；2. 中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 100048）

Deng Yu1

，Yuan Yuman2

（1. Intelligent Network & Innovation Center of China Unicom，Beijing 100048，China；2. China Information Technol⁃

ogy Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

邓 煜，袁毓蔓

家用路由器端业匹配数字化诊断方法的探析

运营维护

Operation & Maintenance

引用格式：邓煜，袁毓蔓. 家用路由器端业匹配数字化诊断方法的探析［J］. 邮电设计技术，2023（11）：88-92.

88

邮电设计技术/2023/11

疫情期间家庭宽带网络从服务娱乐转向服务生

产，如在线教育、远程办公、VR、4K影视等民生应用得

到了迅猛发展，进一步推动了网络提速提质。上网

课、视频会议、在家远程办公等网络应用成了主流，疫

情带来的生活工作方式变革，又一次使家庭无线路由

器迎来一波升级潮。

家庭路由器已成为宽带用户家庭上网的主要方

式。根据艾瑞咨询的报告，超过94%的家庭用户通过

路由器Wi-Fi接入网络。路由器的网络质量是影响用

户网络体验的关键因素。如果路由器出现问题，会导

致用户宽带网络的质量下降，出现网速慢、视频卡顿、

网络丢包等现象。这不仅会影响用户的宽带网络体

验，还会引发用户对运营商宽带服务的大量投诉。

中国信息通信研究院的报告指出，目前家庭网络

存在四大瓶颈：一是家庭网络质量是主要痛点，二是

网线质量成为瓶颈，三是Wi-Fi 能力限制体验速率，四

是家庭 Wi-Fi 不可管、运维难。用户家庭网络质差的

问题成因复杂，可能受到运营商局端设备隐患、光缆

线路隐患、家庭网关光猫故障、网线质量规格、路由器

终端质量等一系列链路环节影响。其中，路由器的端

业匹配状态是影响网络质量的隐形杀手，从局端设备

到用户家庭网关光猫，基本为运营商管控和发放，对

故障的监控和处理较为及时。用户路由器终端来源

多样化，运营商难以直接管控，无法高效发现问题。

家用路由器端业匹配是指路由器终端的有线 WAN 口

制式能力及无线 Wi-Fi 制式能力可支持的带宽速率，

与用户在运营商办理的宽带套餐产品提供的带宽速

率的匹配关系。理论上，用户使用的路由器能力可支

持的速率区间最大值应高于用户从运营商处获得的

签约带宽速率，用户的宽带网络质量才会得到基本保

障，否则，会出现网络质差的问题，影响用户网络体

验。

2 路由器端业匹配分析数字化的难点

市场上路由器终端品牌繁多，鱼龙混杂，质量参

差不齐，增加了用户准确选择路由器终端的知识成

本，也给运营商的监管带来了双重困境。

一方面，消费者在选购路由器时，面对各种设备

参数往往无所适从。例如常见的路由器配置就分为：

LAN口是否千兆或以上，无线网络支持频率是否同时

支持 2.4G 及 5G，无线协议是 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 还是

Wi-Fi 6，处理器、内存、防火墙等其他配置。大多数消

费者不具备丰富的网络硬件知识，无法根据自己购买

的运营商宽带产品，精准适配适合的路由器终端，这

可能会引发大量低端路由器造成端业不匹配的质差

问题。

另一方面，用户的路由器采购渠道多样化，大量

用户采购的路由器主要来自线上电商渠道或线下电

子商城，运营商无法系统化纳管和直接获取这部分终

端的相关数据。另有一部分用户会选择运营商渠道

售卖的终端，但运营商渠道销售的路由器终端是否具

备数据可视条件，并通过系统化能力判定端业匹配状

态，主要取决于运营商自身的数字化能力建设和数据

沉淀情况。

以上 2 个因素导致宽带用户家庭路由器来源多

样，质量参差不齐，运营商的数字化纳管能力跟不上

业务发展。在传统模式下，用户需要自行发现家庭网

络异常并投诉至运营商，然后运营商派遣工程师上门

勘察，通过人工方式判断端业匹配状态，引导用户更

换高质量路由器终端解决质差问题。如果用户的路

由器终端出现端业不匹配情况，无法提前预警，质差

问题的责任无法溯源，这会影响用户的网络感知并引

发用户对运营商服务的投诉。

通过数字化方式诊断路由器端业匹配状态成为

必然趋势。一方面，这有利于运营商提前监控用户路

由器的端业匹配状态，进行感知预警处理，增加营销

商机，并减少用户投诉。另一方面，这有助于引导用

户依据购买的宽带业务，准确选择适配的路由器终

端，从而提升家庭网络感知。

家庭路由器的端业匹配分析主要基于路由器终

端的硬件能力，包括WAN口有线制式能力和Wi-Fi无

线制式能力，以及与宽带用户在运营商办理的宽带产

品的签约速率的匹配关系。运营商要精准地对用户

家庭路由器的端业匹配状况进行数字化分析，需要解

决两方面的问题：一是如何获取基础数据？二是如何

进行算法模型的构建？

3 路由器终端数据获取的方法

针对用户侧的业务数据，运营商可通过 CBSS/

BOSS 业务受理系统获取。针对用户侧的产品业务数

据沉淀，运营商基本都具备相关的用户数据系统。难

点在于获取家庭路由器终端的数据方面，会面临如下

2个问题。

首先，对于运营商自采购售卖的路由器终端，因

邓 煜，袁毓蔓

家用路由器端业匹配数字化诊断方法的探析

运营维护

Operation & Maintenance

89

2023/11/DTPT

数字化转型起步晚，大量的路由器未进行系统化、平

台化的数据沉淀。因此需要建设统一的路由器管理

平台系统，实现对家庭路由器终端的全生命周期的管

理，做好终端数据的沉淀维护。

如图 1 所示，本文提出的运营商自采路由器管理

平台应具备以下数据能力。

a）打通与终端库管系统的数据接口。实现对出

入库终端的基础信息登记录入，包括设备 SN码、MAC

码、设备型号、设备能力制式参数和出入库时间等。

b）打通与运营商业务系统 CBSS 系统/BOSS 系统

的数据接口。对出库交付用户的宽带用户ID、用户账

号等与设备进行一对一的关联绑定登记。

c）实现对设备的设置参数远程配置、在线状态、

实际网络速率等参数的实时采集获取。

其次，对于非运营商自采售卖的路由器产品，大

量的多为用户通过市场化采购，对这部分的终端数据

获取往往无源可寻，需要借助大数据+AI的方法，进行

数据挖掘。借助固网终端远程管理系统（RMS），获得

网关与下挂终端的交互信息；借助业务受理平台和营

销运营手段引导用户填写相关信息；此外，一线业务

员可以借助装、移、修的机会，上门人工录入相关信

息。总之，需要综合运用全链条的各种手段，包括人

工和平台的数据沉淀，以获取所需的数据。

本文提供3种获取数据的方法，如图2所示。

a）通过大数据+AI计算挖掘识别用户自购的路由

器数据。主要借助于运营商 RMS 系统，对家庭网关

（光猫）进行管理。通过RMS采集到的光猫数据，从中

提取光猫与下挂设备的交互数据，其中的下挂设备

MAC码、SN码等设备参数，可作为识别路由器终端的

样本数据，通过对该设备参数的大数据解析，分析出

家庭路由器的型号、WAN 口能力制式、Wi-Fi 能力制

式等信息。

b）通过营销运营手段获取用户自购的路由器数

据。运营商可通过触点 APP 渠道，设计用户运营活

动，通过发放增值服务，引导用户主动填报家用路由

器的相关参数。

c）通过一线工程师的装、移、修等工作，上门收集

用户的家庭路由器参数，并将这些参数录入数字化系

统，进行用户终端的数据沉淀。

无论是人工还是系统化的方式，目的都是做好运

营商无法纳管的用户自购的家庭路由器数据的采集

沉淀，为路由器端业匹配的质差分析打下数据基础。

4 路由器端业匹配分析数字模型设计方法

路由器的端业匹配分析模型主要基于3方面能力

构建：一是构建路由器MAC地址的大数据识别。MAC

是路由器终端的唯一标识，通过运营商的RMS系统或

网络爬虫抓取，并通过MAC地址段的命名规则解析路

由器的型号信息。二是构建路由器型号的终端字典

库。主要是完成型号与终端制式的映射对照关系。

三是构建端业匹配判定的数据模型。关联用户信息

和终端制式，进行端业匹配状态分析。

4.1 路由器型号识别模型

4.1.1 基于MAC地址的路由器识别模型

MAC 地址识别模型以大数据能力和数年积累的

数亿个终端 MAC 地址为基础，通过数据清洗、特征库

构建、模型训练、离线分析等方式，将识别特征的维度

从单一的 MAC 地址逐步扩充到 14 个维度，并借助大

数据和人工智能算法开发出可同时支持在线和离线

MAC地址识别路由器型号的能力。此外，MAC地址识

别引擎可识别包括手机、电视、摄像头等超过 80 类泛

智能家居设备，涵盖了 399 种泛智能家居品牌，7 804

种泛智能家居型号。该识别模型基于 MAC 地址段 12

位命名规则，结合网络数据爬虫收集各类型终端MAC

地址，并利用大数据特征分析进行终端厂商、型号的

识别挖掘。例如，输入设备 MAC 地址“70：48：0f：39：

ea：0f”，通过引擎计算，可输出识别结果“手机”、“苹

果”、“IPhone6”。

4.1.2 基于路由器特征的识别模型

图1 运营商路由器管理平台数据能力示意

数据沉淀及管理

终端参数 用户参数

路由器终端

库管系统

运营商业务

受理系统

终端远程配置

数据采集模块

数据沉淀及管理

终端参数

营销运营手段

获取数据

一线上门

收集数据

大数据挖掘

（RMS系统）

图2 用户自购路由器终端数据获取方法示意

邓 煜，袁毓蔓

家用路由器端业匹配数字化诊断方法的探析

运营维护

Operation & Maintenance

90

邮电设计技术/2023/11

HostName是设备的主机名，通常包含设备的特征

信息。但 HostName 中经常存在随机数信息或无意义

的特征信息，因此提取关键特征信息是特征识别的主

要难点。无用特征信息重复度低，故采用提取重复度

较高的特征信息的方式，通过识别模型进行识别分

析，得出终端型号，如图3所示。

图3 基于路由器特征的识别模型

MacAddress

HostName

VendorClassID

HostName和

Vendor查询

VendorClassID库

否 是

是

否

是

否

是

否

HostName库

是否存在

OUI库

OUI查询 OUI是

否存在

MAC库

MAC查询

可信度是否

超过阈值

对计算结果进

行置信度判断

结束：识别 结束：不识别

特征库

送入计算模

型进行计算 是否存在

另外，Vender 信息来自 DHCP OPTION 60 字段。

安卓设备和嵌入式设备通常携带版本信息，而部分设

备也会携带其设备的特征信息，因此，可以基于设备

的特征信息识别出终端型号。

4.2 路由器字典库构建

路由器字典库包含了市场流通的各种路由器型

号的设备配置信息，包括路由器 WAN 口能力、LAN 口

能力、Wi-Fi频段和 Wi-Fi协议等等。到目前为止，通

过电商网站爬虫及日常收集累积等手段，已经收集到

了超过 1 400 条的字典库记录，后续将持续丰富路由

器字典库，以涵盖更多型号的设备配置信息。

4.3 路由器端业匹配分析

路由器型号识别是基于 RMS 系统用户光猫采集

上报数据，通过大数据分析识别模型分析得出该用户

下挂的路由器终端型号信息。登录路由器字典库并

输入路由器型号，可查出与其对应的 WAN 口信息及

Wi-Fi协议信息；通过关联用户宽带账号（PPPoE）和业

务数据，将用户路由器终端信息与签约速率等数据整

合拉通，如图4所示。

基于整合后的数据，对用户进行端业匹配分析，

即可判断用户终端设备能力是否支持用户签约速率。

当用户签约速率不小于路由器 WAN 口速率时，即可

判定路由器 WAN 口端业匹配；通常路由器 WAN 口和

用户PPPoE、厂商、

型号、WAN口能力、

Wi-Fi协议

用户PPPoE

LANHOST原始数据

用户PPPoE、

厂商、型号

路由器WAN

口不匹配用户

Wi-Fi协议支

持体验速率≥

签约速率

路由器

型号识别

查询路由

器字典

业务数据

关联

用户PPPoE、签约速率

厂商、型号

WAN口能力、Wi-Fi协议

用户PPPoE、

签约速率

数据整合

营销机会

派单

结束

路由器WAN

口匹配用户

路由器Wi-Fi

匹配用户

路由器Wi-Fi

不匹配用户

WAN口速率≥

签约速率

RMS数据

开始

是

否

是

否

图4 路由器端业匹配分析模型

邓 煜，袁毓蔓

家用路由器端业匹配数字化诊断方法的探析

运营维护

Operation & Maintenance

91

2023/11/DTPT

LAN口最大速率是一致的，故不需要对路由器LAN口

端业匹配单独分析。

路由器Wi-Fi端业匹配判断较为复杂。Wi-Fi4按

照20M频宽，Wi-Fi5按照80M频宽，Wi-Fi6按照160M

频宽计算，Wi-Fi 协议理论支持的最大速率与实际体

验速率存在较大差距，如表1所示，千兆用户必须使用

Wi-Fi6路由器才可能达到千兆实际体验速率。

用户感知需结合体验速率进行判断，Wi-Fi 协议

可支持的签约带宽对应关系如表2所示。

路由器端业匹配需要同时判断以太网口及无线

网口，即当路由器WAN口及Wi-Fi协议均支持用户签

约速率时，可判断该用户为路由器端业匹配用户。如

果存在一处不匹配，即判定其为路由器端业不匹配用

户。

对于路由器端业不匹配用户，将其用户业务侧信

息及用户画像信息整合成营销单，派发至一线智家工

程师，助力组网路由器业务营销，提升用户网络感知。

5 结束语

本文聚焦家用路由器端业匹配质差分析的问题，

探析了家用路由器的数字化运营方法，并提出了数据

沉淀方法和端业匹配的数字化分析模型设计的方案。

在宽带网络需求日益提升、数字化转型浪潮方兴未艾

的当下，运营商必须思考如何发挥数据价值，储备数

据能力，构建端到端的家庭网络质差分析体系，才能

高效解决端业不匹配等影响用户网络感知的问题，减

少运营商服务投诉，最终为用户提供高品质的宽带网

络服务。

参考文献：

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讨［J］. 邮电设计技术，2021（6）：35-40.

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表2 Wi-Fi协议及支持签约带宽对应表

Wi-Fi协议

签约带宽

20M

50M

100M

200M

300M

500M

1 000M

Wi-Fi3

g

√

√

-

-

-

-

-

a

√

√

-

-

-

-

-

Wi-Fi4

n

√

√

√

-

-

-

-

Wi-Fi5

ac

√

√

√

√

√

√

-

Wi-Fi6

ax

√

√

√

√

√

√

√

丆丆丆丆 丆丆丆丆 丆丆丆丆

丆丆丆丆丆丆丆丆丆作者简介：

邓煜，工程师，硕士，主要从事家庭宽

带数字化产品研究和开发等工作；袁

毓蔓，工程师，硕士，主要从事家庭宽

带数字化产品研究和开发等工作。

表1 Wi-Fi协议标准与理论、实际速率对应表

序号

1

2

3

4

5

Wi-Fi协议标准

Wi-Fi 6（11ax）

Wi-Fi 5（11ac）

Wi-Fi 4（11n）

其他（11a/g）

其他（11b）

理论支持最大速率

（2×2双空间流）/

（Mbit/s）

2 400

866

300

54

11

实际体验速率（估

算）（/ Mbit/s）

1 000

500

100

-

-

邓 煜，袁毓蔓

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