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SDN/NFV助力,宽带接入网成网络重构关键突破口

时间:2017-08-02 12:45:30

面对市场竞争和技术发展的新形势,运营商网络转型与重构已成为全球性趋势。以中国电信为例,2016年7月,中国电信便提出“CTNet2025”网络重构战略,计划用10年左右时间,基于SDN、NFV、云计算等新技术,构建简洁、敏捷、集约、开放的网络架构,并使网络重构成为企业战略转型的重要支柱。

编排器成SDN大规模部署关键

推进网络重构需要研究解决SDN、NFV方面的一系列关键技术问题。在SDN网络架构方面,基于ONF定义的架构,SDN编排器(SDN-O)对于大规模网络的部署是十分必要的。

利用SDN进行网络重构下一步需重点研究的问题包括:网管(EMS)与SDN控制器(SDNC)的关系是分离的还是统一(集成)的;SDN控制器采用统一(第三方)的还是由厂商各自提供;SDN控制器南向接口(SBI)协议方面,不同专业网络可能有不同选择,而Netconf/YANG是不同专业网络普遍关注的接口协议/数据模型;SDN控制器及编排器的北向接口(NBI)协议,主要包括基于意图(Intent)的、基于功能/资源的两大类选择。

NFV规模部署首先要构建“网络DC”

NFV要想规模部署,首先,需构建“网络DC”及NFVI。“网络DC”与传统IDC不同,主要用于部署NFVI,承载虚拟化的网络功能(VNF)。当前,需结合老旧设备退网,推进通信局所的DC化改造。改造过程中除技术因素外,还需综合考虑机房的面积、空调、电源、承重等物理条件。网络DC从技术角度可分为两个层次(如图1所示)。其中,区域DC主要承载相对集中部署的网络功能(如vIMS、vEPC)及集中式增值业务,边缘DC主要承载分布式部署的网络功能(如vBRAS、vCPE)及分布式增值业务。另外,接入局所可考虑改造为“边缘DC的远端模块”。

 

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图1 “网络DC”架构示意图

其次,推动NFV分层解耦,根据ETSI NFV架构,实现VNF、虚拟化层、硬件资源层之间的解耦,以及NFVO、VNFM、VIM之间的解耦。这对于避免形成基于NFV的“烟囱”,真正发挥NFV的优势具有重要意义。

再次,基于NFV构建的系统和网络需满足高性能、高可靠性/可用性、高可管理性、高安全性等运营级要求。

最后,MANO方面的关键技术。在资源管理方面,重点考虑间接模式,因为间接模式相对直接模式更有利于NFVO的统一资源分配和管控;在VNFM部署方面,形成以“专用VNFM”为主体,结合特殊场景的“通用VNFM”的模式。

当不同网络分别引入了SDN、NFV之后,协同编排层的作用更为突出。图2为协同编排层功能架构示意图,具体包括两个层面:第一层面,引入SDN-O,实现同一专业SDN网络内部跨域、跨厂商协同;引入NFVO,实现同一专业NFV网络内部跨域、跨厂商编排;第二层面,顶层协同编排,实现跨专业、跨SDN/NFV、跨“新”、“老”网络的编排协同。以上描述的是功能架构,具体实施时可能有不同的集成和组合方式。

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图2 协同编排层功能架构示意图

宽带接入网演进有3种方式

宽带接入网的演进和重构需要在全网重构的大背景下,借鉴其它专业已有成果,与网络重构的总体目标和架构、演进的原则和思路保持一致。宽带接入网架构演进方式有主要有以下几种:第一是引入SDN;第二是面向DC的重构,其中又可细分为接入局所重构为网络DC,以及接入局所重构为网络DC的远端模块。

· 宽带接入网引入SDN的架构

宽带接入网引入SDN的基本架构如图3所示。其中,支持SDN的接入设备接受接入网SDN控制器(SDNC)的控制以及EMS的管理。协同编排层引入接入网SDN编排器(SDN-O)。实际部署时,接入网SDN-O可以独立存在,也可与其它网络(如IP网)SDN-O集成。

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图3 宽带接入网引入SDN的架构

当考虑支持SDN的接入设备与传统(不支持SDN的)接入设备共存,以及架构演进时,宽带接入网SDN架构如图4所示。方式一中,管理与控制分开,EMS同时对支持SDN的接入设备及传统接入设备进行管理。方式二的主要特点:一是管控合一,即接入网SDNC同时对支持SDN的接入设备进行控制和管理;二是新旧分开,即传统接入设备仍旧由已有EMS进行管理。方式三也是管控合一,而且传统EMS功能集成进了SDNC,即SDNC不仅对支持SDN的接入设备进行管控,也对传统接入设备进行管理。3种方式各有特点,不同运营商可能有不同的选择,网络演进不同阶段可能有不同的考虑,而总体来看,方式二是需要重点关注和考虑的方式。

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图4 宽带接入网SDN架构——共存及演进架构

当宽带接入网为PON网络时,接入设备包括OLT、ONU两种,此时的宽带接入网SDN架构如图5所示。这种情况下,接入网SDNC的控制方式包括两种。方式一是接入网SDNC直接控制OLT和ONU(包括SFU、HGU、MDU等类型)。方式二是接入网SDNC控制OLT,OLT作为ONU的控制代理。而控制代理的实现包括以“透传”为主(如透传Netconf协议)以及做协议转换(如将Netconf协议转换为OAM/OMCI协议)两种方式。

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图5 PON接入网的SDN架构

· 接入局所重构为网络DC

接入局所重构为网络DC的架构如图6所示。以PON接入局所为例,传统基于专用硬件的OLT将被解构。其中,接入功能(即PON接口)仍采用专用硬件实现;控制功能虚拟化(vOLT),运行在x86服务器等通用硬件上;交换及上联功能基于数据中心的交换机实现。这种架构的实施需要评估技术因素,也需要考虑接入局所具备的面积、空调、电源、承重等物理条件。

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图6 PON接入局所重构为网络DC示意图

· 接入局所重构为网络DC的远端模块

接入局所重构为网络DC的远端模块的架构如图7所示。以PON接入局所为例,OLT仍保持专用硬件的形态,既提供ONU的接入功能,又作为数据中心Spine-Leaf交换架构中的Leaf交换机,上联远端网络DC中的Spine交换机,同时在本地外挂x86服务器及存储设备,可承载其他VNF(如移动网功能VNF、增值业务VNF)、支持MEC。这种架构不需完整的Spine-Leaf交换架构,不需独立的VIM,开销较小。考虑到大多数接入局所面积较小、物理条件不如BRAS机房,这种架构更为适宜。

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图7 接入局所重构为网络DC的远端模块示意图



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