SDN&NFV助力運營(yíng)商CO重構

　　運營(yíng)商為何需要CO重構

　　在過(guò)去的10年中，運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )逐漸完成了光進(jìn)銅退的改造，OLT、PTN、IP RAN等依賴(lài)光纖構建的接入網(wǎng)絡(luò )，極大地提升了網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)承載能力。但是由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，運營(yíng)商面臨商業(yè)模式和技術(shù)的雙重挑戰：

　　傳統語(yǔ)音、多媒體業(yè)務(wù)在面對互聯(lián)網(wǎng)公司社交軟件、各類(lèi)應用系統的競爭中處于下風(fēng)，比如短信業(yè)務(wù)已經(jīng)多年持續下降;

　　新業(yè)務(wù)拓展無(wú)力，除了運營(yíng)體制的原因外，基礎設施和技術(shù)架構也不滿(mǎn)足云化時(shí)代業(yè)務(wù)快速迭代改良的要求;

　　連接型管道業(yè)務(wù)單一，缺乏業(yè)務(wù)增值手段，差異化能力不足。

　　電話(huà)端局(Central Office)曾經(jīng)是電信運營(yíng)商的重要基礎設施，隨著(zhù)全光網(wǎng)絡(luò )建設和PSTN的退網(wǎng)，如何盤(pán)活CO資源成為運營(yíng)商的重要課題。

　　對比BAT等互聯(lián)網(wǎng)公司和電信、移動(dòng)、聯(lián)通等運營(yíng)商的數據中心布局，可以發(fā)現互聯(lián)網(wǎng)公司的超大規模數據中心在機房數量、機架規模方面并不遜色于運營(yíng)商，而且憑借著(zhù)標準化、模塊化、DevOps(開(kāi)發(fā)運營(yíng)一體化)等特點(diǎn)，互聯(lián)網(wǎng)公司還具備領(lǐng)先性。但在邊緣機房布局上，運營(yíng)商CO占據了最靠近用戶(hù)的位置。這些位置能提供低時(shí)延、大帶寬的業(yè)務(wù)屬性，這在OLT+BRAS的FTTH部署中已經(jīng)得到了充分驗證。這種優(yōu)勢僅表現在運營(yíng)商的測速網(wǎng)站上是不夠的，需要通過(guò)引入云、SDN、NFV等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行CO重構，通過(guò)數據中心化的CO增加自動(dòng)化、開(kāi)放性等屬性，才能盤(pán)活CO資源，將這種位置優(yōu)勢變現。此外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、家庭物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR等新的領(lǐng)域，為了保證交互體驗和綠色節能，將需要大量的邊緣輔助計算能力，CO重構也為此類(lèi)新業(yè)務(wù)拓展提供了基礎能力。

　　SDN實(shí)現能力的分層解耦

　　使用傳統的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)，常被詬病開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，主要是由于設備商包攬了從理解業(yè)務(wù)流程、開(kāi)發(fā)控制協(xié)議、提供私有接口，到集成測試驗證的全過(guò)程，觸一發(fā)而動(dòng)全身，在設備商能力存在短板時(shí)，就會(huì )顧此失彼。

　　新一代OLT(光線(xiàn)路終端)，如中興通訊的TITAN，導入SDN技術(shù)，實(shí)現了控制和轉發(fā)面分離的架構，通過(guò)分層解耦，將能力分布到業(yè)務(wù)編排、網(wǎng)絡(luò )控制、基礎設施提供3個(gè)層面，各層面之間按能力集交付，各自獨立開(kāi)發(fā)、驗證、發(fā)布。

　　SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò )的起源和OpenFlow密切相關(guān)，但發(fā)展到今天已經(jīng)有多種技術(shù)流派，遠遠超出了OpenFlow的范疇?，F在SDN的內涵已經(jīng)極大地延伸，所有具有開(kāi)放接口、自動(dòng)化集中管理/控制的系統都打上了SDN的標簽。一個(gè)理想SDN系統的能力集，將包括集中的控制、管理、編排、策略和自動(dòng)化能力，以及分布式的轉發(fā)和感知能力。實(shí)現理想的SDN系統，將是一個(gè)漫長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)過(guò)程。

　　中興通訊新一代OLT TITAN按照面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的分層架構中的基礎設施設計(見(jiàn)圖1)。

　　在基礎設施提供層，TITAN展示了中興通訊作為傳統OLT廠(chǎng)商核心的PON硬件能力。單一平臺融合了IEEE10G EPON系列、以太網(wǎng)系列、ITU-T XG(S)PON系列、NGPON2系列的多種接入技術(shù);提供超大容量L1傳輸、L2交換、L3路由轉發(fā)能力;提供滿(mǎn)足IETF NVO3架構的租戶(hù)隔離方案，支持Overlay方式組網(wǎng)，終結VxLAN、IP GRE、MPLS PW、PPPoE等各種業(yè)務(wù)隧道。

　　在網(wǎng)絡(luò )控制層，UME(即Unified Management Expert)展示了中興通訊作為SDN/NFV軟件廠(chǎng)商，向云原生軟件開(kāi)發(fā)的轉變。UME實(shí)現了管理和控制能力的集約化部署。管控的對象第一類(lèi)是TITAN OLT，第二類(lèi)是現網(wǎng)的C300系列OLT，第三類(lèi)是MDU或其他廠(chǎng)商的接入網(wǎng)設備。UME為業(yè)務(wù)編排層提供了單一接入網(wǎng)絡(luò )管理域的統一入口。

　　基礎設施提供層和網(wǎng)絡(luò )控制層已經(jīng)實(shí)現了初步的解耦，UME可以部署在采用云技術(shù)重構的CO數據中心中。TITAN OLT可以?huà)旖釉贑O數據中心的Leaf交換機下，通過(guò)遠端接入模式，部署在遠端接入機房，由大容量以太網(wǎng)或OTN傳輸作為回傳通道;或通過(guò)本地接入模式，直接部署在CO數據中心機房，本地直連Leaf交換機。NetConf協(xié)議和YANG模型將被TITAN OLT優(yōu)先實(shí)現，并作為初步的能力集交付給駐留在CO中的網(wǎng)絡(luò )控制層使用。一些運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始用自己開(kāi)發(fā)的控制器原型，通過(guò)NetConf/YANG接口對TITAN進(jìn)行編程，來(lái)評估一些新開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)。

　　NFV技術(shù)實(shí)現NaaS(網(wǎng)絡(luò )即服務(wù))

　　以數據中心架構重構的CO，除了提供一般數據中心的IT類(lèi)應用能力，還將提供運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )相關(guān)的功能，如網(wǎng)絡(luò )安全類(lèi)、網(wǎng)絡(luò )連接類(lèi)、網(wǎng)絡(luò )智能類(lèi)的應用等。此外，DevOps快速迭代的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)模式，也需要NFV技術(shù)來(lái)體現。NFV技術(shù)本身就來(lái)源于云計算技術(shù)，NFV架構的核心是運營(yíng)各種虛擬網(wǎng)絡(luò )功能(VNF)。VNF的軟件并不依賴(lài)專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行開(kāi)發(fā)，運營(yíng)時(shí)，無(wú)論專(zhuān)用的轉發(fā)設備，還是白盒的轉發(fā)設備，都可以通過(guò)分層解耦后的能力抽象被VNF作為資源使用，TITAN OLT為這些VNF提供高性能的轉發(fā)資源。

　　如圖2的應用場(chǎng)景，vCPE、UME、VDC-C等各種VNF分工協(xié)作，通過(guò)端到端的業(yè)務(wù)自動(dòng)化，為每個(gè)使用網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)提供按需定制的服務(wù)。

　　SFU/HGU放裝時(shí)，預配VLAN線(xiàn)路連接到OLT-U。OLT-C(控制面部件)運行在裸服務(wù)器或由TECS(VIM)加載到虛機上運行;

　　家庭用戶(hù)通過(guò)自服務(wù)網(wǎng)站訂購業(yè)務(wù);

　　家庭用戶(hù)在自己的租戶(hù)網(wǎng)絡(luò )內開(kāi)通vCPE(一種VNF)業(yè)務(wù)的需求指派到NFV-O，NFV-O通過(guò)TECS獲得為該用戶(hù)實(shí)例化的vCPE的網(wǎng)絡(luò )位置;用戶(hù)VLAN線(xiàn)路信息和vCPE網(wǎng)絡(luò )位置信息都傳遞給SDN-O;

　　SDN-O分解網(wǎng)絡(luò )連接域，其中連接用戶(hù)的任務(wù)指派給OLT-C、VDC-C完成。

　　VNF是為數據中心虛擬網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的租戶(hù)提供服務(wù)的。右側的VNF是為每個(gè)家庭客戶(hù)服務(wù)的vCPE，它比較適合用容器化的VNF實(shí)例實(shí)現?？刂芓ITAN OLT的UME，可能只服務(wù)于1個(gè)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，所以把它看成由裸服務(wù)器集群或虛機集群實(shí)現的VNF實(shí)例比較合適。

　　這種由一組虛擬網(wǎng)絡(luò )功能有序編排后提供的定制服務(wù)就是NFV技術(shù)期望達成的網(wǎng)絡(luò )即服務(wù)(NaaS，Network as a Service)的能力。

　　通過(guò)SDN技術(shù)，CO重構后的網(wǎng)絡(luò )將實(shí)現分層解耦，TITAN將在分層結構中作為實(shí)現大帶寬、多接入技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò )基礎設施。CO重構的目標之一是為每用戶(hù)提供定制的網(wǎng)絡(luò )功能，即NaaS能力，這需要通過(guò)NFV技術(shù)來(lái)實(shí)現，為了保證這些網(wǎng)絡(luò )功能(VNF)的轉發(fā)性能，TITAN將作為可被各種VNF使用的快速轉發(fā)資源。

　　作者：刁淵炯 中興通訊FN產(chǎn)品規劃總工