中国联通网研院:vBRAS落地城域网3步走,未来值得期待
通信世界网
作者:郭爱鹏 赫罡 唐雄燕       2016年10月13日 13:25
SDN

通信世界网消息(CWW) 典型的宽带IP城域网分成核心、汇聚以及接入三个层面,作为用户接入网络与核心骨干网络之间的桥梁,可以用来承载宽带、互联网专线、IDC、移动互联网和其他(如WLAN及网管)不同的业务,典型的连接型IP城域网架构如图1所示。

为应对互联网流量冲击,宽带IP城域网长期以来采用网络不断扩容和粗放式经营模式,通过网络轻载以及扁平化建网策略,为不同用户/业务提供不同QoS等级的差异化服务机制。随着互联网业务已经成为网络流量的主体,互联网业务已经从简单的网页浏览,不断丰富到高速下载、高清视频、在线游戏、电子商务、金融交易等,业务类型不断细分,不同业务对网络质量要求差异化也更加明显,当前粗放式经营的宽带IP城域网无法满足管道智能化、运营差异化、能力开放化的新型宽带服务需求。

图1 传统连接型城域网架构

SDN的出现提供了一种最开放、灵活和可持续演进的创新架构,其核心技术是通过将网络设备的控制面与数据面分离,从而实现网络流量的灵活控制,为网络及应用的创新提供良好的平台。SDN是计算虚拟化后为适应云计算网络虚拟化的需求而发展起来,是ICT产业软件化的的趋势体现。将SDN应用于城域网中能够解决目前城域网中出现的业务控制层瓶颈,降低CAPEX、OPEX,简化运营和维护,支持弹性伸缩,减少TTM等。

宽带城域网亟需引入SDN/NFV

宽带接入及终端侧的需求

现有固定宽带业务与宽带接入方式以及接入终端之间强耦合,不但导致新业务部署复杂,而且家庭网络组网复杂,导致故障率高。不同业务终端在家庭内部的组网需求迫切,家庭网关已经成为IP城域网络的延伸以及家庭业务接入第一入口,现有桥接性网关已经无法满足智能化、开放化、虚拟化的需求。此外,二层资源紧缺,FTTx海量的站点管理也为网络建设和维护带来了新的挑战,迫切希望实现宽带接入网络节点的可视、可管、可定位。

引入SDN/NFV、VxLAN、QINQ等技术,可实现二层资源的极大扩展,实现城域网大二层架构,提高设备利用率,降低维护配置复杂性,解决目前城域网二层资源告罄的问题,帮助城域网业务控制层实现高度收缩、资源池化、POP整合等目的。

城域汇聚及业务控制层需求

为降低各类业务对网络设备的压力,城域网的业务路由存在多逻辑平面和多边缘部署方式,BRAS设备主要根据地域用户覆盖采用分布式部署方式,各设备独立运行和维护,地址资源规划复杂,存在网络可靠性差、设备资源利用率低且不均衡、运维成本高等一系列问题。此外,BRAS设备多为厂家封闭式系统,新业务上线慢,与业务系统对接复杂,支持新特性的设备软件版本开发周期长,新特性的部署周期长。

为满足网络智能化运营需求以及少数特殊业务承载需求,除了传统城域BRAS设备以外,还增加了包括CGN、防火墙、DPI、CDN等不同的增值业务网络功能节点,这些设备功能和应用场景局限、部署分散、性能提升较慢、价格居高不下,对运营商而言性能价格比较低。以粗放式网络带宽出租运营为主,导致网络建设与承载业务割裂,设备软硬件耦合度很高,网络能力封闭,业务升级速度慢,无法灵活有效提供宽带增值业务以及端到端的宽带管道精细化运营。

引入SDN/NFV技术,可实现BRAS/SR设备的软件化和虚拟化,并实施POP点的收缩归并,实现业务控制层软硬件解耦;在目标架构基础上引入SDN技术,可实现控制和转发分离、强化控制能力、提升转发效率、引入业务链、增强网络能力开放、解决城域汇聚及业务控制层的问题。

城域核心层的需求

随着云计算、大数据业务的发展,互联网客户需求的增加等因素将拉动城域网流量增长。城域网核心路由设备一方面对接骨干网业务资源,另一方面对接本地IDC业务资源,主要存在城域网核心路由器(CR)出口流量不均衡、大流量突发现象频发、部分本地化流量绕转到外网IDC访问等问题,无法实现针对业务资源分布以及用户访问行为的智能流量调度策略。

通过引入SDN,城域网路由反射器进行虚拟化及SDN改造,增强路由反射器对整体路由信息的控制能力和流量智能调度能力,可解决城域网核心路由器层的流量优化问题。

基于SDN/NFV的BRAS架构及关键技术

SDN本身不仅是一种具体技术和协议,还是一种网络创新架构;NFV实现业务功能与专业硬件解耦,促进业务功能重组,实现层级化部署。基于SDN/NFV的vBRAS的引入,为运营商网元和网络重构带来机会,但也带来巨大挑战,需要验证当前vBRAS的功能与性能,掌握vBRAS设计架构及业务实现流程;需要评估vBRAS对传统BRAS业务承载能力,是否可在现网部署与应用;需要探索vBRAS的部署模式,评估对现有网络的影响。

vBRAS设备形态

当前vBRAS的产品情况仍未完全成熟,厂家仍处在研发阶段。当前vBRAS的设备形态有两种方案,一种为局部虚拟化方案,另一种为完全虚拟化方案。

图2 vBRAS设备形态方案

局部虚拟化方案中,控制面虚拟化,转发面采用传统路由器承载。

完全虚拟化方案分为4个阶段,如图2所示。

阶段1:软化方案,基于服务器架构实现软硬件解耦;

阶段2:虚拟化方案,通过虚拟机架构承载业务,资源隔离,可实现动态迁移;

阶段3:云化方案,计算、存储、网络资源统一调度,业务统一编排,自动弹性伸缩;

阶段4:SDN化方案,分解业务功能模块化,若干业务功能集成为网络功能;

当前多数厂家产品处于阶段3和阶段4,向着云化和SDN化方向演进。

从现网BRAS和vRBAS对比来说,vBRAS和传统BRAS性能参数对比分析,见表1。

表1 vBRAS和传统BRAS性能对比分析

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