基于SDN/NFV技術(shù)的IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)研究

張志亮，張 琳

（河南省信息咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司，鄭州 450000）

高清視頻、在線游戲和各類(lèi)即時(shí)通信等不同業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，各運(yùn)營(yíng)商為解決流量擁塞和提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量都投入巨大成本對(duì)寬帶IP城域網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，但增量不增收，如何將IP城域網(wǎng)從基礎(chǔ)連接型的網(wǎng)絡(luò)向智能型的功能網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，以解決寬帶網(wǎng)絡(luò)的不靈活、不智能、業(yè)務(wù)如何快速部署等成為各大運(yùn)營(yíng)商關(guān)心的重點(diǎn)。

1 IP城域網(wǎng)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

1.1 現(xiàn)狀

隨著“寬帶中國(guó)戰(zhàn)略”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、IPTV、4K等高帶寬應(yīng)用業(yè)務(wù)的增多，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)各自的IP城域網(wǎng)進(jìn)行了大規(guī)模的傳統(tǒng)擴(kuò)容和優(yōu)化工作。

目前各大運(yùn)營(yíng)商的IP城域網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)層次上看，由核心層、業(yè)務(wù)控制層（匯聚層）、用戶(hù)接入層（接入層、用戶(hù)層）3個(gè)部分組成。

1.2 演進(jìn)分析

（1）傳統(tǒng)演進(jìn)

為了更好的支持國(guó)家寬帶中國(guó)和互聯(lián)網(wǎng)+等國(guó)家戰(zhàn)略，各運(yùn)營(yíng)商都對(duì)IP城域網(wǎng)進(jìn)行了改造和演進(jìn)，IP城域網(wǎng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)是向著扁平化、集群化及粗顆粒度帶寬方向演進(jìn)。

（2）SDN和NFV技術(shù)應(yīng)用下IP城域網(wǎng)彈性重構(gòu)

SDN和NFV技術(shù)應(yīng)用下IP城域網(wǎng)彈性重構(gòu)可從三方面著手：運(yùn)營(yíng)重構(gòu)、業(yè)務(wù)重構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，本文主要從IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方面進(jìn)行深挖研究，對(duì)于同一個(gè)運(yùn)營(yíng)商而言，建議在初始建設(shè)階段就標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一的要求，可制定統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范要求，要求入圍廠家采用統(tǒng)一的北向功能開(kāi)放接口和南向網(wǎng)絡(luò)控制接口標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的網(wǎng)元軟硬件結(jié)構(gòu)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3 問(wèn)題分析

現(xiàn)有IP網(wǎng)傳統(tǒng)架構(gòu)下的三大痛點(diǎn)：業(yè)務(wù)控制層資源利用率不均衡；新業(yè)務(wù)部署周期長(zhǎng)；分散配置運(yùn)維工作量較大。

2 基于SDN/NFV的IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)落地方案研究

2.1 落地方案選擇原則

實(shí)施方案應(yīng)適當(dāng)?shù)挠兴?，要結(jié)合投資、實(shí)用性、便利性等各種條件進(jìn)行取舍，但同時(shí)也要具有一定的前瞻性，需具有平滑過(guò)渡的延展性。主要從如下幾方面考慮：資源均衡利用，節(jié)約投資；結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)資源的適用情況進(jìn)行分類(lèi)部署；根據(jù)城域網(wǎng)的大小適當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)彈性重構(gòu)試點(diǎn)方案。

2.2 落地方案分析

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)之路也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在IP城域網(wǎng)的現(xiàn)有架構(gòu)下，CR無(wú)明顯的重構(gòu)驅(qū)動(dòng)力，BAS/BNG設(shè)備是城域網(wǎng)中最適合做SDN/NFV化的IP網(wǎng)元。通過(guò)vBAS的部署可實(shí)現(xiàn)控制面云化部署+新業(yè)務(wù)的快速靈活部署+靈活運(yùn)維集中控制。這是網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的過(guò)渡階段理想的選擇方向。

2.3 部署架構(gòu)研究

vBAS架構(gòu)主要有三種形式：轉(zhuǎn)控一體化架構(gòu)，部署統(tǒng)一的VM云資源池；軟轉(zhuǎn)控分離：轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，轉(zhuǎn)發(fā)與控制模塊相互獨(dú)立，分別部署在不同的VM云資源池；硬轉(zhuǎn)控分離：轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，轉(zhuǎn)發(fā)與控制模塊相互獨(dú)立，控制面部署在VM云資源池，轉(zhuǎn)發(fā)面采用傳統(tǒng)高性能專(zhuān)用硬件實(shí)現(xiàn)。

三種vBAS架構(gòu)圖如下圖所示：

圖1 vBAS架構(gòu)主要三種形式示意圖

結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用和硬件資源能力現(xiàn)狀，三種架構(gòu)的優(yōu)劣對(duì)比如表1所示：

表1 vBAS架構(gòu)主要三種形式優(yōu)劣對(duì)比表

通過(guò)上述比較表格可以看出，轉(zhuǎn)控一體架構(gòu)未實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)控分離，不利于與SDN技術(shù)的融合，且芯片轉(zhuǎn)發(fā)能力有限；軟轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)雖實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)控分離，但轉(zhuǎn)發(fā)面采用通用的x86服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)性能有限。硬轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)既實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)和控制面的分離，也彌補(bǔ)了現(xiàn)有通用X86服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)性能有限的缺點(diǎn)。

雖然造價(jià)相對(duì)較高，但可通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)資源的充分利舊實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的投資節(jié)約，X86做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的性能還低于物理設(shè)備，但復(fù)雜邏輯的計(jì)算和處理能力優(yōu)勢(shì)較明顯，兩者可揚(yáng)長(zhǎng)避短，是IP城域網(wǎng)架構(gòu)由傳統(tǒng)模式向SDN/NFV模式轉(zhuǎn)換的理想方式。

2.4 硬轉(zhuǎn)控分離部署方案研究

硬轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)下，又可根據(jù)控制面的部署位置和相關(guān)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式分為以下幾種落地部署方案：

方案一：轉(zhuǎn)控分離，集中部署控制平臺(tái)（中心集中部署模式，主備省中心），省干側(cè)；

方案二：轉(zhuǎn)控分離，分散部署控制平臺(tái)N大區(qū)中心（大區(qū)制，類(lèi)似軟交換分幾個(gè)區(qū)域，如XX大區(qū)、YY大區(qū)、ZZ大區(qū)、MM大區(qū)、NN大區(qū)，每大區(qū)覆蓋幾個(gè)地市）；

方案三：轉(zhuǎn)控分離，分散部署N地市中心（每地市部署一個(gè)控制平臺(tái)，部署在CR側(cè)）；

方案四：轉(zhuǎn)控分離，分層混合部署中心+邊緣結(jié)構(gòu)控制平臺(tái)（省中心控制云+每地市部署N個(gè)控制平臺(tái)，部署在業(yè)務(wù)控制層側(cè)或地市CR側(cè)，根據(jù)城域網(wǎng)大小而確定。）

2.5 方案比較分析及試點(diǎn)落地建議

成熟階段以上四種部署方案將會(huì)存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于小型城域網(wǎng)而言集中部署和分層混合部署都有一定的傾向性，主要根據(jù)城域網(wǎng)的規(guī)模和各網(wǎng)絡(luò)所傾向的需求而定。

對(duì)于中、大型城域網(wǎng)而言無(wú)論從安全可靠性、便捷性，還是從網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等各方面考慮，分層混合部署模式將是較為理想的選擇。

2.6 通用服務(wù)器高性能轉(zhuǎn)發(fā)+軟轉(zhuǎn)控分離升級(jí)方案研究

隨著通用服務(wù)器的高性能轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可適時(shí)的引入從硬轉(zhuǎn)控分離向軟轉(zhuǎn)控分離的過(guò)渡。當(dāng)采用軟轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)下轉(zhuǎn)發(fā)面的能力和硬轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)下轉(zhuǎn)發(fā)能力給用戶(hù)帶來(lái)的通量體驗(yàn)想當(dāng)?shù)臅r(shí)候就是升級(jí)過(guò)渡的恰當(dāng)時(shí)機(jī)。

在引入軟轉(zhuǎn)控分離的初期將會(huì)存在混合分離的架構(gòu)，隨著硬轉(zhuǎn)控分離和軟轉(zhuǎn)控分離的逐步演進(jìn)，將向軟轉(zhuǎn)控分離全面過(guò)渡，最終升級(jí)為軟轉(zhuǎn)控分離架構(gòu)。

3 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)增量不增收的窘境，借助SDN/NFV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，是現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)商所面臨的較大的機(jī)遇。基于SDN/NFV技術(shù)為城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供了新的思路，通過(guò)引入流量監(jiān)測(cè)、策略控制和流量調(diào)度等新能力，打造新型智能彈性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，解決資源均衡利用、業(yè)務(wù)快速部署、便捷運(yùn)維等各項(xiàng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的持續(xù)增值。

[1] 曾楚軒.基于SDN技術(shù)的IP城域網(wǎng)BRAS改造思路研究.無(wú)線互聯(lián)科技，2017（7）.

[2] 周光濤，郭愛(ài)鵬，唐雄燕.SDN/NFV技術(shù)在寬帶IP城域網(wǎng)中的應(yīng)用.信息通信技術(shù)2015（2）.

[3] 胡淑軍，黃璐，韓瑞波.以SDN/NFV之力重塑運(yùn)營(yíng)商固網(wǎng)架構(gòu).通信世界雜志2017（8）.