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产业链共议vBRAS:未来可期,挑战犹在
通信世界网
作者:       2016年10月13日 09:55
SDN/NFV

通信世界网消息(CWW)

《通信世界》:技术为传统网络赋予了新能力,您如何看待诸如SDN/NFV对于传统运营商网络的影响,未来能否会带来新的业务能力和市场机遇?

华三通信:运营商在传统的网络架构和建设思路框架下不断寻找新型业务的突破点,多年以来,管道业务没有本质变化。

面向业务运营转型时,SDN/NFV等新技术已经规模化应用在数据中心、核心网等领域,我们看到新技术加快了网络适配业务的速度,能够实现资源利用的最大化、灵活的调度资源,还能为用户提供自服务,使业务转型更贴近用户需求,也使得运营商网络建设TCO更优。这将使得运营商在与包括互联网企业在内的其他竞争对手竞争时,能够将优势巨大的基础网络资源和快速灵活的业务开展能力相结合起来,在竞争中逐渐寻回优势。

上海贝尔:SDN借助IT软件的灵活性和硬件的规模效应,在不断降低网络的建设和运维成本的同时,不断为用户加速提供创新的网络业务。SDN架构具有革命性,它打破了传统路由协议的局限,各种新的路由协议和路由策略可以更加方便地引入网络。SDN是传统网络的终结者,在未来网络架构中将处于核心地位。

NFV给运营商带来的变化主要体现在2方面:一是基础硬件平台的变化,从不同设备的专用硬件向基于x86的通用硬件平台转移,二是基于物理位置的网络功能节点的部署模式向基于数据中心的集中模式转变。前者可通过硬件平台的复用来逐步降低基础环境的建设成本,后者可通过集中化运营来降低运行维护成本并提高未来业务提供的灵活性。

中兴通讯:SDN/NFV业务弹性扩缩容、软件业务快速推广、采用通用服务器、提升运维效率、多租户、实施网络优化等重要特性和城域网未来网络的演进需求匹配度很高。业界普遍认可SDN/NFV将是未来网络的发展趋势,城域网SDN/NFV的重构将是以数据中心为核心的重构。

城域网以数据中心为核心的网络重构将改变运营商被管道化的趋势,让运营商不仅提供管道,还控制入口、提供内容、提供服务,从而为运营商带来巨大的市场机会。在这个过程中,运营商自身面临很大的挑战,能力开放和开发需要更强的“研发”能力,不仅要“设计”还要去“实现”。运营商如何将机遇转化为效益,需要更多的探索和实践。

英特尔:SDN/NFV为运营商未来的网络带来更灵活的能力,基于IT与CT的技术实现快速业务部署能力,加速运营商业务转型策略,加强未来的运营能力。NFV带来的设备成本和运行成本的降低以及功耗和空间的减少,都是比较明显和可以预期的。SDN把软件的灵活性和可编程性带入相对静态的网络,两者共同努力使得新业务的部署兼具可能性与可行性。

《通信世界》:作为业务承载和用户感知的重地——城域网的受重视程度,近年来不断加深,您如何看待目前城域网的发展阶段,未来应如何演进?

华三通信:当前运营商从接入到城域,再到骨干都在做宽带大提速,提速后的业务和价值填充是运营商需要考虑的问题。未来更多的流量,如高清视频流量、云业务流量、物联网的交互流量会终结在城域网内,这使得我们更加关注城域网对新兴业务的适应能力。当前的城域网内业务流量已经从传统的纵向南-北流量逐渐转向数据中心化的纵横交错流量方向,因此传统的逐级汇聚收敛管道的城域网模式需要向城域网数据中心化方向发展和演进。

中兴通讯:目前城域网主要面临的挑战有:响应“提网速、降资费”的国家宽带战略要求;OTT全面渗透,成本更低,创新更快;网络越来越复杂、设备利用率低、运维成本高。城域网正在发生变化:流量井喷式增长,流向Mesh化;万物互联,用户数指数级增长;云计算、大数据等IT技术引入,DC出现。城域网的新需求:社交网络、电子商务、“互联网+”、数字媒体、M2M等新业务层出不穷;运营商亟待转型,商业模式创新,拓展政企新领域,运维自动化。

这些新挑战、新变化、新需求决定了当前城域网必须要进行调整和演进。从用户、客户、自身的需求综合来看,运营商需要通过架构重构,降低综合成本、开放生态系统、实现应用网络融合。

英特尔:以光纤到户为代表的高带宽城域网已经在国内普及,但快速发展的互联网业务如云计算、大数据、物联网等对城域网提出了更高的灵活资源调度的要求。比如通过修改用户策略灵活调整所分配的接入带宽,以及利用在云中部署的新技术来管理城域网。

在云计算、移动互联网、BYOD等新业务的集体冲击下,业务部署慢、扩展性差等问题较以往更为严重地困扰着企业和电信运营商。城域网是这些新型业务的主要承载体,长久以来,城域网的演进主要关注性能的提升、带宽提高以及网络的可靠性,几乎很少考虑用户的业务需求和用户体验。传统城域网只有向业务感知型网络演进才能更好地满足新业务的需求,业务感知型网络需要底层网络智能、可编程,能够受到业务控制的网络。而SDN/NFV 通过使用控制与转发分离技术,为业务提供控制网络的接口,使业务能够自定义网络的转发策略,使网络更好地服务于业务。

《通信世界》:城域网能否借助“软件定义”的技术趋势,完成自身转型,实现网络层级的精简和网络能力的提升?

华三通信:传统的城域网内从接入到汇聚,再到骨干都有明确的功能划分和定义,形成了一套标准化的建设体系。

“软件定义”的优势在于灵活的业务部署、快速的业务响应和丰富的业务增值能力。城域网内的业务控制层是业务部署的关键层次,传统城域网的业务控制层主要完成用户接入控制,面向新业务其需要更加灵活,借助软件定义的一系列新技术,可以构建新型POP业务展现点,也可称为vPOP。在vPOP中部署NFV架构下的多种业务,在城域网接入层部署具备Overlay调度能力的网关类设备,通过SDN将vPOP资源池与城域网汇聚网关设备统一调度,实现业务与物理位置的解耦合,精简网络逻辑层级,从而提升网络对业务的适应能力。

上海贝尔:目前运营商的城域网大多已经扁平化,但随着骨干网出现2个甚至更多平面,基于广域网SDN的流量调度技术在城域网上也可以发挥相应的流量调度、疏导与优化的作用。除了大颗粒度的流量调度外,SDN技术同样可以帮助城域网实现自身转型,为不同类型和等级的业务提供差异化的网络转发服务。

此外,随着未来网络向NFV的演进,网络对业务的支持能力也将逐渐从网络边缘向以数据中心为基础的城域核心迁移,这种面向网络流量模型的转变也同样需要基于网络的SDN技术来配合完成。

中兴通讯:在承载网络中,城域网将是SDN发挥作用的第一个领域。利用SDN强化控制面能力,实现对业务的精准把控,是运营商实现流量经营的最佳手段,是“开源”的好办法;在这个过程中,升级改造原有的网络结构和网元构成,是“节流”的好手段。

英特尔:BRAS是业务的入口以及策略执行点,与SDN/NFV技术的结合是未来网络演进的方向,是实现弹性网络的关键。软件定义是提高网络可编程性和灵活性的主要方法,也是提升网络能力的主要途径。

《通信世界》:虽然运营商高度认可SDN/NFV的发展趋势,但目前还没有太多现网应用,您认为该新技术迎来规模推广临界点的关键要素有哪些?

华三通信:真正能够将SDN/NFV现网大规模应用需要2方面准备,一方面需要产业链的成熟,另一方面需要运营商自身的技术储备。在产业链技术方面,需要硬件的成熟和规模化,x86架构下的性能需要不断提升,并且需要更加关注MANO层。在SDN/NFV引入后,运营管理方式的改变特别依赖MANO层,因此如何将新的业务系统和业务流程与MANO结合在一起是能否规模应用的关键。在运营商的技术储备方面,可以借鉴AT&T的经验,现阶段引入测试与试点,引导运营商的技术人员储备库开始转型,适应业务和网络的变化以及随之而来的运维模式的变化。

上海贝尔:对运营商网络而言,其规模和复杂程度远超IDC。因此,运营商对于SDN和NFV的部署都会更加谨慎。通过在网络的局部逐渐引入SDN和NFV技术,运营商最终实现端到端SDN网络架构,影响运营商SDN部署进度的主要原因包括3个方面。

首先,SDN技术来源于IT数据中心和校园网。在运营商网络中,对SDN技术还处于探索阶段。其次,SDN相关硬件,尤其是芯片缺乏导致产品成本较高,因此当前SDN的部署主要基于纯软件模式,规模受到限制。最后,在SDN环境下,运营商传统的开发、测试和部署模式将会发生改变。新的业务开发模式比如DevOps要求运营商的产品开发、维护体制做出转变,这种转变将随着SDN部署的深化而不断加深、加强。

此外,影响运营商NFV部署的主要原因还包括:第一,NFV的部署涉及体系结构的变化,运营商需要具备满足NFV部署的基础能力,包括基于IT的端到端部署、配置和维护能力。原先一个厂家一台设备可以实现的功能,被分解成硬件服务器、虚拟平台、网元功能等多个厂家的多个环节,对综合运维能力提出了更高要求。第二,基于x86的硬件平台的处理能力亟待加强,目前其吞吐转发能力同基于NP的专用硬件相比仍然较弱。第三,NFV集中部署后对原有网络拓扑结构的影响也需要运营商从网络整体拓扑结构上进行重新规划。第四,网络运营管理和维护系统需要对基于NFV的运营模式进行改造和对接。

中兴通讯:SDN/NFV规模发展需要四大因素促进:产业链、技术、标准、部署和运维。在产业链方面:如何快速打破IT和CT的壁垒,实现ICT深度融合;如何确保构建NFV良性竞争生态链,避免寡头垄断;运营商与供应商(包括设备商、服务商等)的新合作机制及其价值定位。在技术方面,如何达到专有器件转发性能,如何实现电信级可靠性,如何有效协同分布式VNF组件,如何实现网络能力开放和可编程。在标准化方面,ETSI 需加速管理接口规范化,满足多厂家集成需要,3GPP 5G标准的制定可能影响NFV演进方向。在部署与运维方面,如何实现虚拟化环境下多组件集成,如何在开放环境中快速定位故障,如何实现传统网络向NFV逐步演进,如何匹配组织架构与新运维模式。

英特尔:未来关键在于运营商资源上的调整与培训,厂家在解决方案解耦情况下合作与验证,在新的运营方式下加强维护能力。在竞争越来越白热化的今天,运营商都面临开源节流的压力。

纯粹的SDN/NFV主要目标在于降低CAPEX和OPEX,但实际上,运营商更多考虑的是软件定义能否带来新的应用从而提高运营商的盈利水平,这比单纯的节流更重要。所以如果纯粹降低设备购买和运营成本的话,并没有非常大的推动力来加速运营商和开发商来转型。电信业务相对云业务而言,对于可靠性、高带宽、低延迟都有着更高的要求,这需要时间来证明。只有通过更多的试点,才能显露问题并进行解决,浙江电信vBRAS案例就起到了较好的示范性作用。

《通信世界》:SDN/NFV如何落地于城域网,存在哪些适宜的应用场景,能否总结下城域网NFV试点的网络特征,比如vCPE、vBRAS、vEPC等?

华三通信:从目前华三和海内外运营商合作的经验来看,可以先从运营商现网的痛点切入,既实践新技术新方向,同时也解决现网问题。

例如VoIP语音业务占用IPOE的会话,但是流量很小,现网硬件BRAS本身就转发过剩而Session不足,VoIP的业务占用了BRAS会话是一种浪费。因此在现网试点中,有意识地将这类型业务全部切换到由vBRAS集中资源池来处理,解决现网实际问题。类似的还有,在ITMS系统、政企Wi-Fi业务(业务较城域网热点Wi-Fi更为复杂)等业务中,vBRAS也能体现出其天然的业务灵活性、集中资源池化、可动态调整以及高并发Session处理能力。

上海贝尔:当前国内运营商城域网部署SDN,主要在IP RAN、PTN和OTN等传输领域进行了网络自动化配置和管理的试点工作。近期运营商将SDN和NFV结合,开始提供vIMS和vEPC等业务。NFV部署的初期,可以首先考虑以控制面处理较多而数据面要求相对较低的业务进行试点,比如vEPC。待积累到一定的运营维护经验后,再向vBRAS为代表的具有高带宽处理需求的网元进行延伸。当然,这样做的前提是虚拟化的功能满足业务所需的容量要求。

中兴通讯:在国内市场和全球范围看,vEPC、vIPRAN已经有较多的实践应用。中兴通讯宣布联合惠普公司及中国联通共同完成了VoLTE NFV PoC验证。该项目重点是在多厂商虚拟化环境下,验证端到端的VoLTE业务的可行性,极大推进了网络功能虚拟化技术的行业可行性。截至目前,中兴通讯虚拟化核心网在全球已经部署了5个商用项目和28个测试局点。

江苏联通携手中兴通讯完成SDN IPRAN部署,成功实施了4G LTE语音和数据业务的加载测试,有效解决了江苏联通IPRAN网络的网元数量庞大、维护成本高昂的难题,并为下一步开展增值业务,提升网络服务能力打下良好基础。在传统固网业务领域,vCPE、vBRAS、vCGN、vDPI应用规模还比较小,目前尚处于概念验证阶段,毕竟固定业务的体量远远大于无线业务。如何在大流量、大用户数的情况下应用SDN/NFV技术是2016年的热点问题。

《通信世界》:BRAS设备位于城域网边缘,是用户实现各种业务的入口及策略执行点,是整个互联网业务的核心节点。在移动互联网时代,现有BRAS设备在现网部署上存在哪些瓶颈?

华三通信:目前的硬件BRAS采用专用硬件架构,灵活性和扩展性较差,对新业务的支持能力不足,升级周期长,难以满足快速迭代的业务需求。另外BRAS的建设是属地化思路,所有BRAS分散部署在各个汇聚机房,无法做到资源共享和灵活调度,使得运营商投资成本一下子就要全部铺开,运维也要同步铺到各个汇聚机房。现有的BRAS硬件架构中控制能力和转发能力是固定比例,但是业务的流量模型是“随时、随地”会发生变化的,硬件的这种固定模式很难做到合理适配所有业务。以上这些都是BRAS的瓶颈。

华三通信是SDN/NFV领域的先锋企业,尤其在vBRAS解决方案和产品方面,已经率先在运营商现网中部署。在海外,我们成功在瑞士电信城域网部署NFV产品,协助西班牙电信方面部署vPOP解决方案。2015年,可以说是中国运营商的vBRAS元年。在国内,我们率先配合浙江电信在现网实现vBRAS的部署和业务承载,vBRAS配合VxLAN功能的大汇聚交换机实现了城域网的认证资源池集中化部署,开创了中国运营商的先河。综合承载了家庭用户宽带上网、IPTV、语音等业务,经历了包含春节在内的多个节假日的高峰时段考验。在2015年的乌镇互联网大会期间,成功服务于互联网会议期间的大量高价值宽带和Wi-Fi用户。华三通信也助力江苏电信、福建电信、广东移动、江苏移动等多个省级运营商完成测试和试点工作,同时在三大运营商集团以及研究院进行了广泛合作,共同推动运营商城域网的演进解决方案进入到实质性的试点阶段。

中兴通讯:现有BRAS设备为软硬件一体的封闭系统,设备能力提升需通过硬件的更新换代实现。从BRAS设备的演进来看:从10G升级到40G、40G升级到100G、100G升级到400G、400G再到更高性能的硬件平台,这些硬件平台的升级伴随着整个硬件平台的更新换代,导致每次平台的提升运营商都需要进行大量投资。专用设备的硬件升级困难和封闭性的缺陷在互联网时代被逐渐放大。

策略配置分散,需要预先配置大量的复杂的用户策略,运维工作量很大。以目前国内几大运营商正在部署的智能提速业务为例。当前阶段,在BRAS上部署智能提速业务,基本都采用在BRAS上配置静态策略模板的方式。比如有n种业务,则需要在设备上配置的策略模板的数量为2n-1,也就是随着业务量的增加,配置模板的数量呈指数级别增加,这么大的配置功作量,对运维而言简直是一个灾难。

过去是“网络提供业务”,现在需要“网络适应业务”。目前BRAS设备已经由单纯的用户接入设备,演变成了多业务融合的设备。这些多业务的融合体现在BRAS与SR的融合,与CGN的融合,与FW的融合,与DPI的融合等。多业务的融合导致BRAS设备的软件越来越复杂,越来越复杂的软件导致的直接后果是:软件不稳定、软件开发成本急剧上升、软件升级周期长并严重影响网络性能。随着移动互联网的高速发展以及国家宽带战略的拉动,用户对带宽的要求越来越高。

BRAS设备多台设备之间不能形成负荷分担,导致投资资源不能充分利用。目前BRAS设备主要放置在城域网边缘,用户通过大二层汇聚接入到BRAS设备。由于BRAS设备之间实际物理上是隔离的,很难形成负荷分担机制。现网存在的较为普遍的现象是部份BRAS设备用户量、数据流量已经很高,面临扩容压力;但同时,部分BRAS设备用户量、流量稀少,设备利用率非常低。这种忙闲不均的表现,对运营商的投资是一种程度的浪费。

英特尔:BRAS设备是面向宽带网络应用的接入网关,通常部署于IP城域网络边缘,负责完成宽带用户高速数据接入认证、实现VPN业务以及策略路由等功能,在移动互联网时代,接入用户的数量显著增加,用户接入的方式也从单一固网接入,发展到更为复杂的无线接入。这些新的需求对BRAS设备的功能和性能有了更高的要求,如何提高BRAS 的可靠性,如何更有效地管理和灵活部署,如何提高设备资源利用率,是目前现网部署BRAS重点考虑的问题。BRAS设备是典型的控制与转发面紧密耦合,构建统一的硬件平台和解耦是解决统一大规模IT化部署的主要瓶颈。

《通信世界》:vBRAS有哪些演进路线,优势和劣势是什么?目前业界对不同演进路线的态度如何?

华三通信:目前vBRAS能够达成共识的是控制转发分离,以适应流量模型的各种变化。控制面包括业务会话处理等,这类会话处理、路由计算等功能用x86架构下的服务器形态来承载比较适合,CPU能力强、内存更大。转发面存在一定的演进路线差异,一边是x86架构,另一边是定制化ASIC/NP架构。x86架构下的业务灵活度要高于定制化ASIC/NP,但是x86的转发性能现在还是弱于ASIC/NP。业界现在尚未达成一致意见,大多数厂家会跟踪两条路线。

上海贝尔:总体来讲vBRAS的部署有2种形式:一种是在当前BRAS所在节点进行部署,直接用基于x86服务器的vBRAS替换现有BRAS设备;另一种是在数据中心部署vBRAS,然后将当前BRAS上的用户业务流量引导至数据中心的vBRAS处理。前者的实施比较简单,对网络结构也没有改变,但目前基于x86服务器的总体吞吐能力还不是很高,就地替换专用BRAS设备在总体成本和成熟度上都不具备优势,因此业界主要还是采用后者基于数据中心的部署方式,以发挥NFV的优势。

目前上海贝尔正在研发高吞吐能力的vBRAS产品,可配合用于相关研究及方案验证。不过,考虑到当前BRAS的实际需求仍然是以高带宽处理能力为主,现阶段业界对于vBRAS还能以整体方案论证与规划为主,待vBRAS的综合吞吐转发能力明显提升后会通盘考虑实际现网的应用。

中兴通讯:目前vBRAS演进和部署主要有2条路线。

第一类vBRAS方案,是传统的CT厂商普遍采用SDN+NFV的方案,可称为“CT线”。该方案优先实现转发控制分离,控制平面采用通用x86服务器,转发平面采用高性能转发设备。该方案的典型特点是在保证传统BRAS优点的前提下,实现控制面与转发面分离、控制面基于NFV架构实现虚拟化。该方案具备极高转发能力,HQOS及多业务叠加能力强,非常适合城域BNG场景。

第二类vBRAS方案,是IT厂商更喜欢采用NFV的方案,可称为“IT线”。该方案当前主要将BRAS的业务的整体功能运行在服务器上实现虚拟化,从而实现BRAS设备网元级的虚拟化;更进一步可基于软件功能分集,每个功能作为单独的虚拟机,从而实现BRAS业务组件级虚拟化。方案优点是虚拟化程度高,初期投资小。但缺点也比较明显,转发性能低、组播及HQOS支持能力弱。初期建议仅考虑应用在语音业务、智能增值业务等会话量大但吞吐量要求不高的场景。

业内不少企业包括传统BRAS设备商和新型IT厂商都在跟踪和研究vBRAS产品和方案。作为国内IP城域网主要的供应商,中兴通讯解决方案同时覆盖上述两种路线。目前中兴的vBRAS已完成了多个运营商的测试,具备了商用能力。

英特尔:现阶段作为软硬件一体化的专用设备,BRAS设备是典型的控制与转发面紧密耦合。未来的演进需要完全IT化,控制面与转发面都使用标准的x86服务器,在转发面的业务运行在虚拟机中。为了满足未来性能的要求,通过DPDK的高带宽、低延迟特性以及其余硬件加速器所带来的性能和灵活性的平衡是比较推荐的方法。目前业界的主要设备厂家都有解决方案可以部署,有些厂家会在原有的解决方案上修改来满足眼前的需求。通信世界网

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