（CWW）隨著科技革命和產業變革的深入發展，一個以算力為核心生產力的時代加速到來。算力已成為全社會數智化轉型的基石，將影響數字經濟的發展速度。網絡作為連接用戶、數據、算力的“主動脈”，與算力的融合共生不斷深入，算力網絡的概念由此而生。

面向家庭場景，為用戶提供更精細、更豐富、更貼心的算力網絡服務，成為通信運營商共同的追求。家庭接入網關作為運營商連接家庭用戶網絡的重要觸點，自然成為解決家庭用戶算力需求的關鍵。除此之外，隨著家寬用戶市場規模趨于飽和，運營商面臨增量不增收的困境，如何提升單用戶的ARPU值、降低家寬業務的建設運維成本，也成為運營商亟待解決的難題。

(資料圖)

下面以某省移動公司家庭接入網關數據統計為例進行分析。在其現網1753萬家寬用戶中，有近200萬依舊使用SFU設備接入，而SFU設備存在支持速率低、管控能力弱且不支持3層路由功能和插件部署等弊病，在現有基于插件開通增值業務的解決方案下，只能通過更換終端硬件加以解決。即便是占比最大的智能網關也有不足之處，如設備型號多、版本多、版本升級頻率低，造成功能插件適配困難，直接影響新業務試點和規模化推廣。此外，終端硬件都存在8~10年固有生命周期，功能越多意味著設備規格越高，造價也越高，使得分攤成本居高不下。而單點的硬件規格資源終究是有限的，無法滿足未來多業務并發對硬件性能的需求，這將成為影響算力的瓶頸。

針對上述問題，云網關解決方案借助云計算、NFV和SDN等技術，破除業務與硬件綁定，化解終端算力瓶頸，降低家庭接入網關硬件規格要求，達成靈活部署開通增值業務、有效降低建設維護成本的目標。

云網關技術方案

云網關核心是利用NFV和SDN技術，基于硬件網關3層及以上功能邊緣云化、終端白盒化的思路，將PPPoE、NAT、增值業務插件等功能上云，實現家庭接入網關終端功能大幅精簡，使業務不再受硬件接口和系統的限制。

技術邏輯

云網關技術涉及三大功能組件，分別是云網關、白盒網關和云網關能力平臺，邏輯架構如圖1所示，相關組件功能如下。

云網關：將硬件網關功能虛擬化上云，以容器化方式部署；負責用戶撥號，管理下掛終端，對寬帶上網流量進行調度。

白盒網關：完成基本的光電轉換，網絡控制和管理均交由云端處理，本地硬件大幅精簡。

云網關能力平臺：解決云網關資源統一配置及網絡編排問題，提供業務開通配置管理和業務監控，實現增值業務便捷、快速部署。

圖1云網關邏輯架構

業務邏輯

按照理想組網模式，白盒網關或智能網關通過TR069協議對接RMS系統，實現納管和配置下發，轉變成云網關配置，用戶訪問網絡流量經白盒網關接入，沿OLT上行至云網關。云網關一方面通過能力平臺對接省側IT、IP支撐系統，為業務開通提供配置管理和業務監控，完成傳統的PPPoE撥號認證；另一方面，根據云網關能力平臺的服務編排，結合云化插件應用、業務云網關，對流量進行精準識別分流，將訪問本地邊緣云的流量直接終結在邊緣DC，將訪問第三方加速服務的業務流量通過對接第三方POP點完成流量轉發，對普通互聯網的流量繼續通過原有路徑轉發至CMNET訪問。

云網關組網方案如圖2所示，云網關實現了以下4項能力。

一是突破邊緣算力瓶頸，將家庭網絡延伸至邊緣云，為用戶提供豐富的增值業務。

二是雙速網絡，用戶訪問邊緣DC上的業務帶寬不受簽約帶寬限制，直達PON網絡技術峰值速率，實現邊緣云局域網式體驗。

三是云化插件應用，可快捷靈活部署在云平臺，解決插件適配難、適配慢困境，助力增值業務快速部署開通。

四是智能分發，通過協同業務網關、插件業務應用、CDN網絡，優化流量轉發路徑，實現高效轉發、智能轉發。

圖2云網關組網方案

組網方案

由于云網關的部署依賴云池資源，并且涉及與接入網和城域網的對接，需要基于運營商網絡情況制定適合的網絡方案。結合主流運營商網絡架構和云資源池部署情況，目前推薦以下2種組網方式，如圖3所示。

圖3試點組網方案拓撲結構

●方案1——云網關對接CR

云網關對接地市城域網CR設備，將用戶家寬流量引入云網關，可新建專用BRAS滿足云網關用戶的3A認證和普通互聯網流量匯聚轉發，避免流量重復繞轉CR設備。

該方案的優點有兩個：一是可根據運營商策略在試點地市范圍內靈活選取用戶升級到云網關用戶，不再受BRAS覆蓋用戶限制，能夠覆蓋更廣闊的用戶范圍；二是結合現有云池部署情況，大部分地市城域網CR節點有云資源池，便于組織云網關所需要的云池資源。

該方案的缺點也有兩個：一是CR設備作為城域網的骨干匯聚出口設備，端口造價較城域網其他設備翻倍，用戶流量經CR繞轉引入會增加網絡建設成本，不利于超大規模部署；二是如針對云網關用戶引入專用BRAS，建網成本也將相應增加，并伴隨著云網關用戶數增加需要占用更多的BRAS設備和CR端口資源。

●方案2——云網關對接BRAS

云網關對接現有城域網BRAS設備，由BRAS將其覆蓋范圍內的云網關用戶流量導入云網關，相關的用戶3A認證和普通互聯網流量匯聚轉發沿用原BRAS設備。

該方案的優點有兩個：一是與邏輯拓撲結構較為接近，流量繞轉少，網絡建設成本較方案1明顯降低；二是邊緣云更貼近用戶，能進一步提升用戶的云上應用服務感知，且能實現本地流量本地終結。

該方案的缺點有三個：一是云網關用戶范圍被限定，只有與云網關對接的BRAS下，家寬才可升級云網關模式，如果目標用戶分散，則需要云網關與多個BRAS設備對接；二是需要更多的邊緣云池資源支持，尤其是能下沉到BRAS節點機房，結合運營商邊緣云現狀和規劃，大部分地市暫不具備條件；三是如果涉及BRAS與邊緣云池異局址，則需要解決傳輸互聯鏈路和引入更多傳輸時延的問題。

●方案對比

根據運營商云資源池建設現狀和規劃情況，初期云網關項目試點建議采用方案1——云網關對接CR方案。主要原因如下：一是支持覆蓋升級云網關模式用戶范圍廣，基本涵蓋地市范圍內的家寬用戶，能更靈活地選取目標用戶開展增值業務試點，展現云網關產品價值；二是更容易解決部署云網關所需的服務器資源，推薦充分利用已建設的地市級云池。

后期隨邊緣云池資源建設推進、云網關模式用戶規模增加，則推薦采用方案2——云網關對接BRAS。相關理由如下：一是能大量減少流量繞轉，有效節省網絡側建設成本；二是能夠更好發揮邊緣云貼近用戶的優點，進一步提升用戶上云感知。

云網關產品價值及意義

云網關的產品價值可以通過助力降本增效和賦能新業務兩個方面來體現。

云網關助力降本增效云網關不僅支持現有家庭接入網關靜默平滑升級，保護已有投資，增加功能特性；還能支撐新裝/替換用戶降低終端設備成本，實現降本增效目標。

●現有家庭接入網關可靜默升級云網關模式

現有家庭接入網關可根據設備類型選擇運行模式，進行靜默升級，目前的云網關方案能支持全量的現有接入終端設備。升級后接入網關設備便可不強依賴終端硬件插件能力即能實現網絡質量監測和增值業務快速部署，如圖4所示。另外還能通過降低對接入網關硬件的性能需求，延長現有設備壽命，進一步節省終端建設成本。

圖4現有網關靜默升級云網關方案

●新裝家庭接入網關采用白盒網關

針對新裝機的家寬用戶，家庭接入網關終端設備可直接采用白盒網關。結合白盒網關研發情況，其造價較傳統設備降低約20%~30%，而且隨著采購規模的擴大和產業鏈的支持，造價將進一步降低。基于插件業務功能云化，通過白盒網關+云網關的形式，以最低終端成本滿足家寬基礎及增值業務承載。白盒網關系統功能架構如圖5所示。

圖5白盒網關系統功能架構

●降本效果評估

通過對運營商家寬業務進行全流程分析，并參考東部省份的最新建設維護成本數據，下面以某省建設100萬家庭接入終端為例，對比傳統網關解決方案與云網關解決方案的用戶造價。其中建設的100萬家庭接入終端中，50萬為新用戶，其余為存量用戶。造價分析過程如表1所示。

注：1.云網關平臺網絡、云池成本估算按照規模化部署和現有運營商集采價格進行估算。2.云網關解決方案考慮存量50萬終端中，25萬因設備性能需替換（參考浙江省調研數據比例），可通過升級云網關解決性能瓶頸問題，節省終端硬件替換。

通過上面表格分析可知，云網關解決方案較傳統網關解決方案在建設維護方面節約大概30%的成本支持，降本效果明顯。

云網關賦能新業務

云網關可以通過增值插件云化部署和云上服務局域網化實現新業務賦能。

●增值插件云化部署

以云網關為載體，插件功能云端實現，破解網關適配周期長、硬件瓶頸問題，解決現有智能家庭網關平滑遷移場景化寬帶業務以及老舊SFU、HGU非智能終端不可訂購增值業務問題，助力業務規模化推廣。

下面以場景化寬帶業務為例，分析云網關模式下場景化寬帶流量，如圖6所示。用戶流量通過PON網絡接入后，經BRAS流入云網關，由于在云網關的業務網關側部署了場景化寬帶相關功能應用，對流量進行分類篩選：將綠色上網業務經過護苗模塊過濾后訪問網絡，實現上網管控；將訪問境內外在線教育、各類學術網站的流量疏導到教育加速平臺，實現教育加速；將各類游戲流量疏導到游戲加速平臺，實現電競加速。

圖6云網關模式下場景化寬帶流量

●云上服務局域網式體驗借助云網關高速率、大流量、低時延的雙速網絡特性，讓云NAS、云游戲、云電腦等云上虛擬化走進用戶家中。

云NAS：基于家庭光寬帶、邊緣云資源、云網關，為家庭用戶提供“極速、安全、可靠、便捷、共享”的數字存儲服務，實現家庭多成員數據統一存儲、管理、共享、備份，并可通過電腦、電視、手機等終端瀏覽、存取，業務邏輯如圖7所示。

圖7云NAS業務邏輯

云游戲：結合云網關雙速網絡特性，將游戲業務部署在云網關后的業務網關上，解決制約云游戲發展的時延和帶寬“致命瓶頸”，讓云游戲更貼近家庭主機般的用戶體驗。云游戲業務邏輯如圖8所示。

圖8云游戲業務邏輯

云主機：依托優質邊緣云網資源及先進桌面虛擬化技術，通過APP或遠程登錄使用戶在家中即可享受與實體PC一樣的配置和使用體驗，用戶可以隨時隨地通過云電腦移動辦公、休閑娛樂，享受“口袋電腦”的便捷，業務邏輯如圖9所示。

圖9云主機業務邏輯

●價值收益分析云網關產品助力現有終端服務能力提升，破解網關插件適配難、業務推廣難的困境，快速支撐創新業務落地，并結合邊緣云增值應用，為用戶提供更為豐富的增值產品，滿足各類家庭算力需求，實現能力和營收雙突破。

一方面，支撐產品能力提升。云網關技術能有效提升現有終端的增值業務服務能力，解耦硬件，延長終端使用壽命。具體能力提升對比如表2所示。

表2 家庭網關能力提升對比

另一方面，支撐市場業務創收。通過云網關技術賦能新業務，結合目前已成熟業務產品，能夠有效提升家寬ARPU值，并創建更優的服務品牌形象。下面以目前可商用部署的應用為例，分析云網關部署后可能帶來的增值業務收入，云網關賦能新業務收益分析如表3所示。

表3 云網關賦能新業務收益分析（每千萬用戶）

注：1.業務用戶滲透率參照行業相關數據。2.場景化寬帶、云游戲、云電腦、云NAS參照市場相關產品定價。

面向家庭算力網絡的云網關解決方案，不僅徹底解耦了家寬用戶業務與硬件終端的強綁定，將家庭局域網邊界延伸至運營商云端，為用戶提供各類增值服務（如云游戲、云NAS、云電腦等），同時還能幫助運營商優化家寬網絡架構，降低家寬網關新裝和維護成本，突破終端網關單點算力瓶頸及業務適配難關，滿足業務靈活部署、開通需求，支撐新興業務和運營模式。