GB/T 40420.1-2021 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第1部分：总体要求

　　ICS 33 . 050 M 42

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40420 . 1—2021

　　基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化

　　第 1 部分：总体要求

　　Broadbandcustomergatewayvirtualizationbasedonpublictelecommunication

　　network—part1：Generalrequirements

　　2021-10-1 1 发布 2022-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40420 . 1—202 1

　　GB/T 40420 . 1—202 1

　　前 言

　　GB/T 40420《基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化》已发布以下部分：

　　— 第 1 部分：总体要求;

　　— 第 2 部分：语音虚拟化技术要求;

　　— 第 3 部分：实体家庭网关技术要求;

　　— 第 4 部分：实体企业网关技术要求;

　　— 第 5 部分：虚拟家庭网关功能技术要求;

　　— 第 6 部分：虚拟企业网关功能技术要求;

　　— 第 7 部分：管理要求;

　　— 第 8 部分：接口要求。

　　本部分为 GB/T 40420 的第 1 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。

　　本部分由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC 485)归口 。

　　本部分起草单位：中国联合网络通信集团有限公司、中国信息通信研究院、中国电信集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、烽火科技集团有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司。

　　本部分起草人：丁海、周晓霞、程强、王波、袁立权、林薇、韩静、罗晔。

　　GB/T 40420 . 1—202 1

　　基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化

　　第 1 部分：总体要求

　　1 范围

　　GB/T 40420 的本部分规定了公用电信网宽带客户网关虚拟化的逻辑结构、提供的业务、功能划分、虚拟化架构和管理等总体要求。

　　本部分适用于公用电信网宽带客户网关虚拟化，专用电信网也可参考使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 40420 . 3 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第 3 部分：实体家庭网关技术要求

　　GB/T 40420 . 4 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第 4 部分：实体企业网关技术要求

　　YD/T 1449 . 1—2010 基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求 第 1 部分：家庭用宽带客户网关

　　YD/T 1449 . 2—2011 基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求 第 2 部分：企业用宽带客户网关

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　实体网关 physicalgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在宽带客户侧的网关设备。

　　3.2

　　实体家庭网关 physicalresidentialgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在宽带家庭客户侧的网关设备。

　　3.3

　　实体企业网关 physicalbusinessgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在宽带企业客户侧的网关设备。

　　3.4

　　虚拟网关 virtualgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在网络侧网关功能集合。

　　注：这些功能可能部署在一个网络侧设备上，也可能部署在多个网络侧设备上，这些功能和部署在用户侧的实体网关一起提供宽带客户网关的功能。

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　　3.5

　　虚拟家庭网关 virtualresidentialgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在网络侧的家庭网关功能集合。

　　注：这些功能可能部署在一个网络侧设备上，也可能部署在多个网络侧设备上，这些功能和部署在客户侧的实体家庭网关一起提供宽带家庭网关的功能。

　　3.6

　　虚拟企业网关 virtualbusinessgateway

　　在宽带客户网关虚拟化场景下部署在网络侧的企业网关功能集合。

　　注：这些功能可能部署在一个网络侧设备上，也可能部署在多个网络侧设备上，这些功能和部署在客户侧的实体企业网关一起提供宽带企业网关的功能。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　ACS：自动配置服务器(Automate Configuration System)

　　ALG：应用层网关(Application Layer Gateway)

　　AN：接入网(Access Network)

　　BNG：宽带网络网关(Broadband Network Gateway)

　　BSS：业务支撑系统(Business Support System)

　　DHCP：动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol)

　　DLNA：数字生活网络联盟(Digital Living Network Alliance)

　　DDNS：动态域名服务(Dynamic Domain Name Server)

　　EM：网元管理(Element Management)

　　EMS：网元管理系统(Element Management System)

　　GRE：一般路由封装(Generic Routing Encapsulation)

　　IGMP：互联网组管理协议(Internet Group Management Protocol)

　　IP：互联网协议(Internet Protocol)

　　IPTV : IP 电视 (Internet Protocol Television)

　　LAN：局域网(Local Area Network)

　　MAC：媒质访问控制(Medium Access Control)

　　NAT：网络地址转换(Network Address Translation)

　　NFVO：网络功能虚拟化编排器(Network Functions virtualization Orchestrator)

　　OAM：操作管理维护(Operation Administration and Maintenance)

　　OMCI：光网络单元管理控制接 口 (ONU Management and Control Interface)

　　OSS：运营支撑系统(Operation Support System)

　　PBG：实体企业网关(Physical Business Gateway)

　　PG：实体网关(Physical Gateway)

　　PON：无源光网络(Passive Optical Network)

　　POTS：传统电话业务(Plain Old Telephone Service)

　　PPP：点对点协议(Point-to-Point Protocol)

　　PRG：实体家庭网关(Physical Residential Gateway)

　　QoS：服务质量(Quality of Service)

　　RMS：远程管理系统(Remote Management System)

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　　SSL：安全套接字协议层(Security Socket Layer)

　　UPnP：通用即插即用(Universal Plug and Play)

　　VBNG：虚拟化宽带网络网关(Virtual Broadband Network Gateway)

　　VG：虚拟网关(Virtual Gateway)

　　VNFM：虚拟网络功能管理器(Virtual Network Function Manager)

　　VoIP : IP 承载语音业务(Voice over Internet Protocol)

　　VPN：虚拟专用网络(Virtual Private Network)

　　WAN：广域网(Wide Area Network)

　　WLAN：无线局域网(Wireless Local Area Network)

　　WPA: WIFI 网络安全加密(Wi-Fi Protected Access)

　　5 宽带客户网关虚拟化逻辑结构

　　宽带客户网关虚拟化的逻辑结构图如图 1 所示。

　　图 1 宽带客户网关虚拟化逻辑结构图

　　实体网关(PG)是部署在宽带客户网络内部的设备，通过逻辑用户连接与网络侧的虚拟网关(VG)进行关联，一起为宽带客户提供宽带客户网关的功能。

　　根据 VG部署的位置和处理能力的不同，一个运营商的 VG 可以对应一个或多个 PG,在某些特定的应用场景下，一个 PG也可以对应多个运营商的 VG。

　　根据用户不同，宽带客户网关虚拟化分为家庭网关虚拟化和企业网关虚拟化，其中家庭网关虚拟化由实体家庭网关和虚拟家庭网关组成，企业网关虚拟化由实体企业网关和虚拟企业网关组成。

　　6 宽带客户网关虚拟化提供的业务

　　6 . 1 概述

　　虚拟化场景下，PG 和 VG一起为宽带客户提供 6 . 2 所列举的基础业务，并可在此基础上提供 6 . 3列举的其他增值业务。

　　6 . 2 基础业务

　　宽带客户网关虚拟化技术支持为客户提供互联网接入业务、语音业务和 IPTV业务。

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　　6 . 3 增值业务

　　宽带客户网关虚拟化技术支持基于 UPnP、DLNA等协议实现终端智能互联;可以支持宽带客户网络内部及云端不同设备的存储共享、远程控制、多屏互动等业务;可以支持宽带客户网络信息采集;可以支持 VPN业务以及其他增值业务。

　　7 宽带客户网关虚拟化功能划分

　　7 . 1 宽带客户网关虚拟化功能描述

　　宽带客户网关虚拟化可为客户提供接入功能、联网功能、传送功能、管理功能和核心功能。 核心功能

　　包括地址功能、QoS功能、安全功能。具体技术要求应符合 YD/T 1449.1—2010 的 5.2 和 YD/T 1449.2 —

　　2011 的要求。

　　7 . 2 功能划分原则

　　宽带客户网关虚拟化的原则是尽量减少业务开通和变更时对 PG 的配置和软件升级等，原则上支持以下两种划分模式：

　　— 模式一：将三层转发和三层以上功能上移到 VG,在 PG 上仅保留二层功能和部分简单三层功能;

　　— 模式二：将部分管理功能、控制功能上移到 VG,在 PG 上保留数据转发和相关的二层、三层功能。

　　7 . 3 具体功能划分

　　模式一中 PG 和 VG 的功能划分如表 1 所示。

　　表 1 模式-的功能划分表

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　　表 1(续)

　　PG支持以下功能：

　　— 应 支 持 所 有 的 物 理 接 口，其 中 PRG 具 体 要 求 见 GB/T 40420 . 3 , PBG 具 体 要 求 见GB/T 40420 . 4 ;

　　— 应支持 LAN侧和 WAN侧的二层流量转发，可选支持 LAN侧三层流量转发;

　　— 可选支持二层的 L2TP、GRE等隧道封装和加密功能;

　　— 应支持二层基于 MAC、物理端口的防火墙和二层 QoS配置功能;

　　— 应支持 WLAN 的 WPA/WPA2 等鉴权认证;

　　— 可选支持 HTTP 服务器功能;

　　— 应支持振铃等 VoIP业务功能;

　　— 应支持二层远程管理，可选支持三层远程管理，可选支持本地管理。

　　VG支持以下功能：

　　— 应支持 WAN侧三层流量转发;

　　— 应支持二、三层的隧道封装和加密功能，如 L2TP、GRE、IPSec、SSL;

　　— 应支持基于 IP、协议和协议端口的三层防火墙功能;

　　— 应支持基于 IP、协议和协议端口的三层 QoS配置功能;

　　— 应支持 IP路由和组播控制协议，如 IGMP Snooping 和 Proxy;

　　— 应支持 DHCP、PPP等网络附着协议;

　　— 应支持 WLAN 的 802.1x 和 Portal 界面认证;

　　— 应支持 UPnP、DLNA等用户侧协议;

　　— 应支持基于 DHCP option或 UPnP等用户侧拓扑发现协议;

　　— 应支持应用层网关;

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　　— 应支持虚拟化宽带客户网关的 HTTP 服务器功能;

　　— 应支持 VoIP协议处理功能、DDNS功能和业务平台 Proxy功能;

　　— 应支持本地管理和三层远程管理。

　　模式二中 PG 和 VG 的功能划分如表 2 所示。

　　表 2 模式二的功能划分表

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　　PG支持以下功能：

　　— 应 支 持 所 有 的 物 理 接 口，其 中 PRG 具 体 要 求 见 GB/T 40420 . 3 , PBG 具 体 要 求 见GB/T 40420 . 4 ;

　　— 应支持 LAN侧和 WAN侧的二层流量转发;

　　— 应支持 LAN侧和 WAN侧的三层流量转发(路由、NAT) ;

　　— 应支持二层的隧道封装和加密功能，如 L2TP、GRE;

　　— 可选支持 IPSec或 SSL VPN 隧道封装及加密功能;

　　— 应支持基于 MAC、物理端口的二层防火墙功能;

　　— 应支持二层和三层基于 MAC、物理端口、IP协议等 QoS功能;

　　— 可选支持二层 IP路由协议、路由、NAT等三层转发控制面;

　　— 可选支持 IGMP snooping、Proxy等组播控制协议和 DHCP、PPP等网络附着协议;

　　— 应支持 WLAN 的 WPA/WPA2 等鉴权认证;

　　— 可选支持 HTTP 服务器功能;

　　— 应支持振铃等部分 VoIP业务功能;

　　— 应支持二层远程管理，可选支持三层远程管理，可选支持本地管理;

　　— 应支持 VG控制面与 PG转发面之间的控制协议。

　　VG支持以下功能：

　　— 可选支持家庭 LAN侧和 WAN侧的三层流量转发功能;

　　— 应支持二、三层的隧道封装和加密功能，如 L2TP、GRE、IPSec、SSL;

　　— 应支持基于 IP、协议和协议端口的三层防火墙功能;

　　— 应支持基于 IP、协议和协议端口的三层 QoS配置功能;

　　— 应支持 IP路由，三层转发控制面和组播控制协议，如 IGMP Snooping 和 Proxy;

　　— 应支持 DHCP、PPP等网络附着协议;

　　— 应支持 WLAN 的 802.1x 和 Portal 界面认证;

　　— 应支持 UPnP、DLNA等用户侧协议;

　　— 应支持基于 DHCP option等用户侧拓扑发现协议识别家庭网络内部的终端和业务;

　　— 应支持应用层网关 ALG;

　　— 应支持虚拟化宽带客户网关本地 HTTP 服务器功能;

　　— 应支持协议处理等 VoIP业务功能、DDNS业务模块和业务平台 Proxy功能;

　　— 应支持三层远程管理和本地管理;

　　— 应支持 VG控制面与 PG转发面之间的控制协议。

　　8 宽带客户网关虚拟化架构

　　8 . 1 概述

　　根据实现 VG功能的网元所处的网络位置的不同，宽带客户网关虚拟化的架构存在以下几种模式。

　　— 功能集中式 BNG 模式：在 BNG 设备上部署 VG 功能，提供宽带客户网关虚拟化的功能(可选)。

　　— 功能集中式独立服务器模式：增加独立服务器，部署 VG 功能，提供宽带客户网关虚拟化功能(可选)。

　　— 功能分布式模式：将 VG 的功能分布在网络侧的不同节点，提供宽带客户网关虚拟化的功能。注：本章中涉及的 VG功能不包含语音业务功能。

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　　8 . 2 功能集中式 BNG模式

　　将虚拟网关的功能模块部署在 BNG设备上，为多个宽带客户提供基本的宽带组网、IP 地址分配等功能，架构如图 2 所示。

　　图 4 功能分布式模式

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　　9 语音业务虚拟化要求

　　语音业务虚拟化是将宽带客户网关的语音业务功能进行虚拟化，部分语音业务功能上移至 VG。具体要求包括：

　　—PG侧的语音功能包括 POTS物理端口、提供拨号音和振铃信号、接收用户拨号指令等功能;

　　—VG侧的语音功能包括协议处理、数图管理、业务管理、语音业务的远程配置和管理等功能;

　　—VG通过专门的逻辑接口对 PG进行控制和管理;

　　—VG侧语音功能可以部署在 AN 或独立服务器上。

　　根据语音业务处理功能分布不同，具体的架构如图 5 所示。

　　图 5 语音业务虚拟化架构

　　10 管理功能

　　10 . 1 管理总体要求

　　宽带客户网关虚拟化应支持设备认证鉴权功能、设备本地配置和管理功能、远程配置和管理功能三个方面。

　　— 设备认证鉴权功能是指 VG、RMS、接入设备支持对 PG 的认证，认证方式包括基于物理标识认证和可选支持基于逻辑标识认证。

　　— 设备本地配置和管理功能是指宽带客户网关虚拟化后应为客户或运营商维护人员提供在线网页管理界面，实现对 VG 和 PG 的本地配置和管理。

　　— 远程配置和管理功能是指宽带客户网关虚拟化后支持通过不同的远程管理接口和协议，实现对 VG 和 PG 的远程配置和管理。

　　10 . 2 管理架构

　　宽带客户网关虚拟化不同设备应采用不同的远程管理方式，具体的管理架构(不包括语音业务功能的管理)如图 6 所示。 图中所示各模块均为逻辑功能模块，某些功能模块可以在一个或多个物理实体上实现。

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　　注 ：图中所标识的接口均为逻辑接口 。

　　图 6 管理整体架构

　　PG应支持 VG、AN 和管理平台管理接口的一种或多种。

　　VG应支持管理平台、VNFM等多种接口中的一种或多种。

　　图 6 中各接口的位置及功能说明如下。

　　— 接 口 I1 位于管理平台和 PG之间，管理平台通过该接口对 PG 进行终端认证、业务配置、信息查询、状态监控、故障告警和诊断等管理。 当采用 VG 代理方式实现 PG 管理时，I1 接 口不存在。

　　— 接 口 I2 位于 VG 和 PG之间，VG通过该接口对 PG进行直接管理和控制，也可根据来自 I4、I5的指令管理 PG。 当管理平台通过 I1 接口直接管理 PG 时，I2 接口的管理功能不存在。

　　— 接 口 I3 仅针对 PON 上行的 PG,位于 AN 和 PG 之间。 AN 接受 AN EMS 的管理消息，代理管理 PG。

　　— 接 口 I4 位于管理平台和 VG之间，管理平台通过该接口对 VG进行设备认证、参数配置、软件管理、状态监控、故障诊断等管理，也可通过 VG实现对 PG 的代理管理。

　　— 接 口 I5 位于 VNFM 和 VG 之间，VNFM 通过 I5 接口对 VG完成生命周期进行管理等功能。