YANG模型與運營商開放平臺戰(zhàn)略

穆琙博　張宇華　工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所

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YANG模型與運營商開放平臺戰(zhàn)略

穆琙博張宇華工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所

摘要：近年來，隨著OTT業(yè)務的不斷發(fā)展，運營商面臨迫切的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型需要。建立能夠?qū)崿F(xiàn)全局化資源管理、彈性化網(wǎng)絡服務的開放平臺已經(jīng)成為全球各大運營商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵核心。然而，受限于運營商現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境中數(shù)量龐大的封閉型傳統(tǒng)網(wǎng)絡設備，以及不完善的標準化和規(guī)范化接口描述規(guī)則，各大運營商的平臺建設紛紛處于“進展緩慢”狀態(tài)。IETF的NETCONF工作組在2010年正式發(fā)布了服務于NETCONF協(xié)議的YANG模型，經(jīng)過思科公司在OpenDayLight項目中的大力推廣，當前，YANG模型為運營商實現(xiàn)不同網(wǎng)絡架構(gòu)的統(tǒng)一建模、平臺接口的規(guī)范性描述提供了新的發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞：YANG模型；開放平臺；NETCONF；SNMP

1　引言

隨著OTT業(yè)務的不斷發(fā)展，應用和終端成為消費者關(guān)注的主要方向。當前，產(chǎn)業(yè)價值鏈逐漸傾向能夠提供內(nèi)容和應用服務的互聯(lián)網(wǎng)公司。運營商受限于封閉不開放的網(wǎng)絡體系架構(gòu)，無法精細化管理網(wǎng)絡資源，缺乏彈性的網(wǎng)絡服務能力，在OTT的競爭壓力下，傳統(tǒng)業(yè)務全面萎縮，單純的數(shù)據(jù)流量業(yè)務不僅未能扭轉(zhuǎn)量收“剪刀差”，還帶來了“價值管道化”的競爭風險，運營商面臨迫切的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型需要。

為應對發(fā)展危機，業(yè)界提出了一種應對策略，就是在ICT產(chǎn)業(yè)大融合的背景下，針對當前的網(wǎng)絡缺陷，統(tǒng)合SDN/NFV的架構(gòu)優(yōu)勢和云計算的彈性管理優(yōu)勢，自上而下建立能夠?qū)崿F(xiàn)智能化資源控制，并以開放能力的方式向第三方提供后臺網(wǎng)絡能力的新型開放型管理平臺，形成“智能管道”，從服務方式和商業(yè)模式方面，實現(xiàn)根本性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，其中，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有孤立封閉的管理平臺，發(fā)展開放智能的可共享平臺是運營商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵核心。這一點得到了全球運營商的認同。近幾年，幾乎每個大型運營商都提出了自己的開放合作計劃，著力于建立自己的開放平臺，然而在計劃落地的實際過程中，大多數(shù)處于“進展緩慢”狀態(tài)。究其原因，我們認為主要在于資源整合的難度較大，具體表現(xiàn)為兩個方面：運營商網(wǎng)絡環(huán)境中存在規(guī)模龐大的封閉型網(wǎng)絡設備、新的管理平臺缺少標準化和規(guī)范化的開放能力。對于運營商而言，任何的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型必須兼顧現(xiàn)有網(wǎng)絡環(huán)境中運行著的傳統(tǒng)網(wǎng)絡設備。當前，這些設備大多使用SNMP協(xié)議向管理平臺提供設備信息，因而，新型管理平臺的管理模型必須兼容SNMP的SMIv2信息模型；另一方面，新型管理平臺必須規(guī)范化開放能力，即在API接口方面形成一套標準化描述準則。

YANG模型是IETF的NETCONF工作組針對NETCONF協(xié)議于2010年10月正式發(fā)布的數(shù)據(jù)模型語言，經(jīng)過5年時間的發(fā)展，在思科公司的大力推動下，YANG模型在OpenDayLight項目中成功實現(xiàn)了對不同的網(wǎng)絡架構(gòu)進行統(tǒng)一化建模管理，同時，結(jié)合IETF提供的YANGtools工具，YANG模型對網(wǎng)絡開放平臺的整體開放能力提供了完整的管理規(guī)范。近兩年來，隨著OpenDayLight、ONOS等開源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的普及發(fā)展，YANG模型得到了業(yè)界的極大關(guān)注，業(yè)已成為解決運營商開放平臺轉(zhuǎn)型難題的關(guān)鍵技術(shù)。

2　YANG模型：統(tǒng)一化建模管理和API體系管理

YANG模型的興起與NETCONF協(xié)議的發(fā)展緊密相關(guān)。作為一種面向未來網(wǎng)絡的智能管理網(wǎng)絡協(xié)議，NETCONF已經(jīng)被證明具有相對于SNMP的各種性能優(yōu)勢：Tail-f于2014年提出了一種在復雜網(wǎng)絡環(huán)境下，滿足客戶更高需求的NETCONF方案實現(xiàn)，基于這個平臺，美國科羅拉多州立大學聯(lián)合美國有線電視實驗室圍繞SNMP和NETCONF協(xié)議進行了背靠背的比對測試，結(jié)果證明，在模擬的運營商網(wǎng)絡環(huán)境下，NETCONF協(xié)議在帶寬利用率、信道安全性、業(yè)務管理效率等方面具有顯著的性能優(yōu)勢，因此，IESG在2014年建議采用NETCONF協(xié)議和YANG模型來代替SNMP協(xié)議進行網(wǎng)絡管理的未來演進。

YANG模型作為NETCONF協(xié)議的數(shù)據(jù)模型語言，從提出到落地實現(xiàn)，得到了業(yè)界的大力支持。IETF 從2010年到2015年在Netmod工作組一共推出了16 篇RFC文檔。其中，2010—2012年的RFC6020、RFC 6022、RFC6536和RFC6643，逐步完善了NETCONF協(xié)議下YANG模型理論研究，實現(xiàn)了YANG對SMIv2的映射轉(zhuǎn)換；2014年的RFC7223、RFC7277、RFC7317和RFC 7407，針對現(xiàn)網(wǎng)設備中的管理模型給出了基于YANG的參考模型（見表1）。思科主導的Open DayLight社區(qū)也從2014年2月第一代OpenDayLight Hydrogen版本開始，全面支持YANG模型實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡的統(tǒng)一化建模管理和接口定義管理，加快了YANG的落地實現(xiàn)進程。結(jié)合在OpenDayLight工程中的實際應用，當前，YANG模型主要在統(tǒng)一化建模和API體系兩個方面，發(fā)揮管理作用。

表1　IETF8篇經(jīng)典YANG RFC

2.1統(tǒng)一化的建模管理

●統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模語言

RFC6643 定義 了YANG與SMIv2之間的映射轉(zhuǎn)換，這是YANG模型能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡統(tǒng)一化管理的重要基礎。現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境下，基于表結(jié)構(gòu)的SMIv2是構(gòu)成設備管理的基本信息結(jié)構(gòu)，也是當前網(wǎng)絡管理平臺的基礎數(shù)據(jù)模型；YANG使用樹結(jié)構(gòu)來存儲設備的配置數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)（見圖1）。相對于表結(jié)構(gòu)的SMIv2，YANG模型能夠建立更加復雜的結(jié)構(gòu)類型（比如，union和list）、可以定制化協(xié)議操作、提供支持數(shù)據(jù)驅(qū)動工具的語句聲明、支持高級的檢索功能（比如，XML子樹和XPath搜索）。

●SDN-Enable網(wǎng)絡、傳統(tǒng)網(wǎng)絡、虛擬網(wǎng)絡3種異構(gòu)網(wǎng)絡的統(tǒng)一化建模管理

目前，基于SDN/NFV的網(wǎng)絡架構(gòu)已經(jīng)成為業(yè)界解決網(wǎng)絡問題的重要共識，隨著SDN/NFV技術(shù)與云計算逐步深度融合，支持SDN/NFV的SDN-enable網(wǎng)絡開始在云化數(shù)據(jù)中心和運營商廣域網(wǎng)進行試點實地部署。當前，在運營商運維的網(wǎng)絡環(huán)境中，SDN-Enable網(wǎng)絡、傳統(tǒng)網(wǎng)絡和虛擬網(wǎng)絡是最有代表性的3種異構(gòu)網(wǎng)絡，因此，針對這3種場景的YANG建模有助于形成各種異構(gòu)網(wǎng)絡的統(tǒng)一化建模管理能力（見圖2）。

OpenDayLight在第一代Hydrogen版本提出了10 種YANG模型，分別描述了不同的IETF協(xié)議PDU；到2015年6月，在第3代Lithium版本的OpenDayLight工程中，YANG模型不再局限于配置數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)的模型描述，圍繞SDN-Enable網(wǎng)絡、傳統(tǒng)網(wǎng)絡和虛擬網(wǎng)絡，YANG模型分別在服務、策略、協(xié)議和用戶方面完成了建模。同時，Li版本的YANG模型還增加了發(fā)揮統(tǒng)一編排作用的GBP模型和SFC模型，至此，YANG模型初步完成了3種異構(gòu)網(wǎng)絡的建模管理。

2.2API體系管理

●MDA的接口描述語言

圖1　SMIv2到Y(jié)ANG的映射舉例

圖2　三大典型網(wǎng)絡體系架構(gòu)

MDA，Model-DrivenArchitecture，模型驅(qū)動的體系架構(gòu)，是對象管理組（Object Management Group）提出的一種以模型為基本單位進行架構(gòu)的軟件框架。當前，在網(wǎng)絡應用領域，基于MDA的軟件結(jié)構(gòu)模式已經(jīng)得到產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界的大力支持，廣泛應用于描述網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡服務、網(wǎng)絡策略和網(wǎng)絡APIs的功能。YANG模型是一種成功的MDA的接口描述語言：YANG模型定義了模型化的RPC機制和信息通知（Notification）機制，描述了系統(tǒng)內(nèi)部和外部之間的交互行為；YANG模型采用基于Domain的模型化設計方式，促進了軟件開發(fā)人員和網(wǎng)絡領域?qū)＜业膮f(xié)作能力。

在OpenDayLight工程實現(xiàn)當中，基于YANG模型描述實現(xiàn)的API接口將網(wǎng)絡與應用緊密地結(jié)合在一起，使網(wǎng)絡研究人員可以專注于API來設計網(wǎng)絡應用結(jié)構(gòu)，避免了龐大的設備協(xié)議的干擾。

●YANGTools助力接口管理統(tǒng)一化

YANGTools是將YANG模型落地轉(zhuǎn)化為軟件代碼的工具集合，在YANG模型的落地過程中，通常需要一系列的工具集合組成工具鏈，支持模型到代碼生成的映射匹配，支撐模型可擴展要求。借助不同類型的YANGTools，YANG模型可以在不同的工作平臺、編程語言環(huán)境下，提供功能一致性的API接口描述。

在OpenDayLight工程當中，不同架構(gòu)的服務、策略、協(xié)議和用戶均采用JavaDTO的封裝方式來描述接口屬性；YANG模型模型借助Binding-AwaredataAPIs實現(xiàn)了與JavaDTO和JavaAPI之間的映射轉(zhuǎn)換，將不同體系架構(gòu)下的服務接口和數(shù)據(jù)接口作為YANG樹的一部分統(tǒng)一管理起來。

3　YANG模型在運營商開放平臺戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的應用實現(xiàn)

YANG模型在建模管理和API管理方面的優(yōu)異性能，使得Open-DayLight在激烈的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的市場競爭當中保持了技術(shù)優(yōu)勢，吸引了運營商的極大關(guān)注。當前，網(wǎng)絡能力開放化、服務能力智能化是運營商網(wǎng)絡演進發(fā)展的重要方向，得益于YANG模型的規(guī)范化和統(tǒng)一化管理能力，OpenDayLight工程成為運營商構(gòu)建開放智能可共享平臺的首要參考項目。

●Telefonica的Net-IDE平臺

Net-IDE平臺是西班牙電信為推動網(wǎng)絡架構(gòu)向著SDN/NFV方向演進，構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)而計劃建立的一個新型集成應用平臺，其關(guān)鍵核心在于構(gòu)建能夠支撐多種業(yè)務場景和應用需求的網(wǎng)絡APP引擎（見圖3）。西班牙電信借助OpenDayLight提供的標準YANG模型，自頂向下重新定義了一套抽象APIs。到目前為止，初步完成了網(wǎng)絡APP引擎的設計，為面向未來的整體解決方案提供了基礎支持。

●AT&T的AIC接口體系管理和控制器模型管理

AIC，AT&TIntegratedCloud，是AT&T公司在ICT融合的大背景下，圍繞以云服務為代表的新型應用場景，綜合現(xiàn)有的ICT新技術(shù)手段，推出的一整套兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡業(yè)務、面向未來應用場景的綜合解決方案。

AIC轉(zhuǎn)變了原有的專業(yè)業(yè)務架構(gòu)，在綜合了OpenStack、OpenDayLight、Linux、DPDK、OCI等開源基礎框架之后，AIC形成了能夠提供高效率、低成本、高擴展性的新型業(yè)務架構(gòu)（見圖4）。其中，能夠支持可插拔的標準化、規(guī)范化的接口管理體系是構(gòu)建新型業(yè)務架構(gòu)的基礎。AT&T以YANG模型為原型基礎，設計了基礎的網(wǎng)絡APIs管理體系，進而形成了整體的接口管理體系。

圖3　西班牙電信的Net-IDE

圖4　AT&T業(yè)務架構(gòu)升級

AIC體系架構(gòu)圍繞全局化網(wǎng)絡管理能力，提出了五大管理要求：增強、控制、編排、管理和策略（ECOMP）。要支撐AIC應用編排層的管理能力落地，AT&T參考OpenDayLight工程，設計實現(xiàn)了能夠提供靈活網(wǎng)絡服務能力，開展全局網(wǎng)絡資源管理的新型網(wǎng)絡控制器軟件架構(gòu)?？刂破魇褂肶ANG模型作為網(wǎng)絡模型的管理核心，完成了對傳統(tǒng)網(wǎng)絡、虛擬網(wǎng)絡和SDN-Enable網(wǎng)絡的統(tǒng)一化建模管理（見圖5）。

4　國內(nèi)運營商開展開放平臺戰(zhàn)略的發(fā)展建議

在當前ICT大融合的背景下，國內(nèi)三大電信運營商紛紛以積極的態(tài)度擁抱網(wǎng)絡架構(gòu)轉(zhuǎn)型的趨勢，建立能夠孵化全新產(chǎn)業(yè)鏈的新型開放平臺已經(jīng)成為國內(nèi)運營商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的共識：中國聯(lián)通在標準服務體系方面和虛擬化測試方面開展了相關(guān)的試點研究工作，下一步，基于云化基礎設施，融合新型網(wǎng)絡和已有網(wǎng)絡的業(yè)務協(xié)同，構(gòu)建能夠向產(chǎn)業(yè)界智能開放網(wǎng)絡能力的協(xié)同管理平臺將成為發(fā)展的重要方向；中國電信在專有的云化數(shù)據(jù)中心場景進行了實例部署，未來，以AT&T為學習榜樣，參考OpenDayLight工程，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界共同打造具備高性能、高可靠性的云化操作系統(tǒng)是中國電信的發(fā)展重點；中國移動在接入網(wǎng)設備、試點業(yè)務平臺方面開展了研究性工作，結(jié)合5G的規(guī)劃發(fā)展，未來能夠支撐全新產(chǎn)業(yè)鏈的新型網(wǎng)絡平臺將成為中國移動的發(fā)展重點。

圖5　AT&T控制器軟件體系架構(gòu)

當前，國內(nèi)電信運營商的開放平臺發(fā)展仍處于初級階段，如何兼容現(xiàn)有的傳統(tǒng)設備，設計標準化、規(guī)范化的開放平臺架構(gòu)成為運營商需要考慮的首要難題。參考國外頂級電信運營商在應用YANG模型方面的實際經(jīng)驗，結(jié)合OpenDayLight工程的成功應用部署，這里給出國內(nèi)開展平臺轉(zhuǎn)型的3條發(fā)展建議：

●整合現(xiàn)有資源，升級管理平臺

升級現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境下SNMP管理平臺，綜合已推進的NETCONF試點平臺，利用YANG模型，統(tǒng)一設計、統(tǒng)一部署新型結(jié)構(gòu)化IT平臺，全面管理現(xiàn)網(wǎng)設備和新型網(wǎng)絡設備，為網(wǎng)絡架構(gòu)轉(zhuǎn)型奠定平臺基礎。

●規(guī)范接口設計，強化管控能力

在管理平臺的轉(zhuǎn)型過程中，借鑒YANG模型，自頂向下綜合設計新型接口管理規(guī)范，把原有的IT系統(tǒng)能力進行統(tǒng)一的API封裝，形成功能相對獨立的模塊化管理子功能，提高管控能力。

●打造新型生態(tài)，統(tǒng)合上下游產(chǎn)業(yè)

以平臺API為核心，聯(lián)合設備制造商、互聯(lián)網(wǎng)公司等市場參與者，共同打造在開放網(wǎng)絡平臺下，ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新型生態(tài)。

5　結(jié)束語

本文針對電信運營商構(gòu)建開放平臺，落地戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型業(yè)已遇到的兩大現(xiàn)實難題：規(guī)模龐大的傳統(tǒng)設備難以兼容、新型平臺接口缺乏統(tǒng)一描述，結(jié)合YANG模型在OpenDayLight項目工程當中體現(xiàn)出的優(yōu)異性能和國外運營商的成功試驗，給出國內(nèi)運營商開放平臺戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)展的3條建議。

參考文獻

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收稿日期：（2016-03-04）