基于SDN/NFV的新型IP城域網(wǎng)架構(gòu)及演進(jìn)研究

冼文杰

摘要：筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，深入地分析了當(dāng)前IP城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)效率、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用監(jiān)督管理、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的處理等各個方面可能出現(xiàn)的問題，分析了對傳統(tǒng)IP城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、管理和業(yè)務(wù)三個層面進(jìn)行云化和智能化調(diào)整的必要性。在介紹網(wǎng)絡(luò)功效虛擬化這一新興技術(shù)和軟件決定網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，給出了可供當(dāng)前IP城域網(wǎng)選擇的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整策略與整體重構(gòu)的方案，同時也對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中業(yè)務(wù)管理控制層設(shè)備的演變原理進(jìn)行了分析，并給出了通用交換網(wǎng)的發(fā)展方向與行之有效的發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：IP城域網(wǎng);軟件定義網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化

一、運營商IP城域網(wǎng)的基本現(xiàn)狀及問題

如下圖所示，傳統(tǒng)的IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)果圖分為核心層、業(yè)務(wù)控制層和大二層交換。

當(dāng)前的IP城域具備較為明晰的網(wǎng)層級結(jié)構(gòu)，與此同時還是有許多缺陷與不足需要進(jìn)一步改進(jìn)完善，而對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新構(gòu)造是其中一個較為優(yōu)質(zhì)的解決辦法。

（一）缺乏較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力與問題處理能力?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)沒有辦法全方位滿足客戶在業(yè)務(wù)方面的需要，尤其無法優(yōu)化業(yè)務(wù)的時間延遲性問題，沒有辦法適配客戶帶寬與優(yōu)先級的差異化，再加上新業(yè)務(wù)需要很長的一段時期才能夠全然得到部署，這些缺陷都無法跟上時代的步伐，也很難推動相關(guān)業(yè)務(wù)的革新。

（二）需要較高的資金成本投入。當(dāng)前，具有專門用途的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一直具有較高的擴(kuò)容成本，成本不足，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作與性能優(yōu)化都無法得到滿足。

（三）不具備專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理能力。傳統(tǒng)的IP城域網(wǎng)配置無法滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)的需求，整體而言還未實現(xiàn)自動化，業(yè)務(wù)配置能力不夠靈活。再加上其動態(tài)網(wǎng)絡(luò)帶寬往往不具備合適的分配力，甚至無法在網(wǎng)絡(luò)情況發(fā)生改變的情況之下第一時間調(diào)整鏈路帶寬。與此同時，網(wǎng)絡(luò)運行維護(hù)的響應(yīng)時間過長，沒有辦法十分迅速地挖掘出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存在的問題，修復(fù)有關(guān)問題的速度自然需要更長的時間。

（四）現(xiàn)網(wǎng)不具備高效的資源使用效率。傳統(tǒng)IP城域網(wǎng)之中的路由器設(shè)備與服務(wù)器都具備一定的區(qū)域性，比如，在劃分和配置內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（C服務(wù)器（CDN）和業(yè)務(wù)控制路由器設(shè)備（BNG）時，我們一般都是依據(jù)城市的匯聚點和區(qū)域位置進(jìn)行劃分。各個地域之中的設(shè)備都互不干擾互不影響，資源也無法互相分享。在這樣的設(shè)置方式之下，無法分享的資源不得不重復(fù)分發(fā)與儲存，進(jìn)而顯著降低了資源的利用效率。

二、 IP城域網(wǎng)的發(fā)展思路及調(diào)整策略

對于目前的IP城域網(wǎng)而言，未來必將演變成具備低運營成本的高效率彈性業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。而這一演變必須借助SDN與NFV技術(shù)，讓IP城域網(wǎng)更加的智能，實現(xiàn)云化的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而推動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與升級，最大程度上提升網(wǎng)絡(luò)的運營能力與服務(wù)能力如圖2所示：

一般而言，在規(guī)劃IP城域網(wǎng)時，首先要對IP城域網(wǎng)的重構(gòu)進(jìn)行重新架構(gòu)，其次智能化其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、優(yōu)化其業(yè)務(wù)能力，提升其管理效率，同時實現(xiàn)整體的云化，推動資源的共享。

架構(gòu)云化：借助這種方法，網(wǎng)絡(luò)資源的使用程度與使用效率能夠顯著地提升，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之中存在的BNG設(shè)備分裂間隔過短的問題能夠被及時解決，擴(kuò)容的問題也能夠在這種方式之下得以處理。

業(yè)務(wù)云化：借助這種方式，能夠很好地提升網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)處理能力，以往網(wǎng)絡(luò)的能力缺陷得到了極大程度的改善。在這種方式之下，網(wǎng)絡(luò)資源、IO資源、存儲資源都能夠?qū)崿F(xiàn)云計算、云提供、云共享，能夠滿足客戶的差異化業(yè)務(wù)需求，確保資源能夠被動態(tài)且靈活地配置，業(yè)務(wù)開通的開通速度也會進(jìn)一步加快，業(yè)務(wù)處理的效率有了明顯的提升，業(yè)務(wù)安排的周期也進(jìn)一步縮短。

管理智能化：借助這種方式，能夠提升網(wǎng)絡(luò)的管理能力與管理效率，確保網(wǎng)絡(luò)的運行與維護(hù)工作能夠第一時間得到響應(yīng)。借助SDN的引入，能夠智能化且實時地管控網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，再借助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面板與數(shù)據(jù)面板的北向接口，讓網(wǎng)絡(luò)流量能夠得到更高效的且更彈性的管理，進(jìn)而推動網(wǎng)絡(luò)管控的靈活化與動態(tài)化，確保有關(guān)業(yè)務(wù)能夠得到第一時間的處理與解決。

（一） SDN/NFV的部署

借助SDN智能化管控系統(tǒng)的引入，用戶的網(wǎng)絡(luò)使用體驗?zāi)軌虻玫竭M(jìn)一步的優(yōu)化，云化管理將得以實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)運行維護(hù)功能將更加的透明化與可視化，管理功能也能夠與用戶需求得到適配，帶寬也將更加的靈活，數(shù)據(jù)的傳送過程具備更低的時間延遲性，與此同時，網(wǎng)絡(luò)也會更加的安全，用戶的隱私得到進(jìn)一步的保障。SDN的架構(gòu)圖如圖3所示：

通過SDN架構(gòu)，可以實現(xiàn)北向接口的開放性，推動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的革新，進(jìn)而讓網(wǎng)絡(luò)軟件能夠具備可以被定義的功能;該架構(gòu)具備集中式控制器，能夠虛擬化當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所具備的功能，讓一個網(wǎng)絡(luò)多種功能成為現(xiàn)實，提高業(yè)務(wù)創(chuàng)新與優(yōu)化的速度;SDN所給出的解決策略是針對端口對端口的有效方案，有利于大型網(wǎng)絡(luò)的組織與構(gòu)建。

NFV主要是采取虛擬化技術(shù)，可以對電信設(shè)備內(nèi)的硬件和軟件進(jìn)行解耦，將計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備作為基礎(chǔ)，對電信網(wǎng)絡(luò)的功能進(jìn)行全方位的優(yōu)化，有效的提高維修護(hù)理和網(wǎng)絡(luò)管理工作的效率，加強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)有的靈活程度，從而改善通信設(shè)備效率低下的問題，加速通信設(shè)備的更新?lián)Q代，使得專用通信設(shè)備的建設(shè)成本更加具有經(jīng)濟(jì)性。

借助SDN技術(shù)與NFV技術(shù)來對IP城域網(wǎng)進(jìn)行全新架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)下的控制管理設(shè)備云端化，讓傳統(tǒng)設(shè)備的分散管理模式轉(zhuǎn)變成新型的集中管理模式、讓本地管理的模式轉(zhuǎn)化成遠(yuǎn)程管理的模式，從而提高業(yè)務(wù)調(diào)整與業(yè)務(wù)分配的靈活程度，確保新業(yè)務(wù)能夠不斷涌現(xiàn)，提升網(wǎng)絡(luò)的開放性。進(jìn)行了重新架構(gòu)之后的IP城域網(wǎng)框架參照下圖4的內(nèi)容，主要由通用交換網(wǎng)絡(luò)、SDN控制設(shè)備和云化資源池等組成。

（二）網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)策略

1、vBRAS的演進(jìn)策略

在傳統(tǒng)城域網(wǎng)框架之下，BRAS設(shè)備往往具備不少的缺點。首先其建造成本十分不經(jīng)濟(jì)，其次該設(shè)備不具備較高的資源使用效率，再而該設(shè)備的更新周期較長無法跟上時代。虛擬化BRAS設(shè)備的同時，借助X86服務(wù)器，全方位地發(fā)揮BRAS設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能，這樣做既能夠顯著降低該設(shè)備的建造成本，又能夠提高資源使用的靈活性，提升資源使用效率。