SDN&NFV助力運營商CO重構

　　運營商為何需要CO重構

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

　　傳統(tǒng)語音、多媒體業(yè)務在面對互聯(lián)網(wǎng)公司社交軟件、各類應用系統(tǒng)的競爭中處于下風，比如短信業(yè)務已經(jīng)多年持續(xù)下降;

　　新業(yè)務拓展無力，除了運營體制的原因外，基礎設施和技術架構也不滿足云化時代業(yè)務快速迭代改良的要求;

　　連接型管道業(yè)務單一，缺乏業(yè)務增值手段，差異化能力不足。

　　電話端局(Central Office)曾經(jīng)是電信運營商的重要基礎設施，隨著全光網(wǎng)絡建設和PSTN的退網(wǎng)，如何盤活CO資源成為運營商的重要課題。

　　對比BAT等互聯(lián)網(wǎng)公司和電信、移動、聯(lián)通等運營商的數(shù)據(jù)中心布局，可以發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)公司的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心在機房數(shù)量、機架規(guī)模方面并不遜色于運營商，而且憑借著標準化、模塊化、DevOps(開發(fā)運營一體化)等特點，互聯(lián)網(wǎng)公司還具備領先性。但在邊緣機房布局上，運營商CO占據(jù)了最靠近用戶的位置。這些位置能提供低時延、大帶寬的業(yè)務屬性，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(xiàn)在運營商的測速網(wǎng)站上是不夠的，需要通過引入云、SDN、NFV等關鍵技術進行CO重構，通過數(shù)據(jù)中心化的CO增加自動化、開放性等屬性，才能盤活CO資源，將這種位置優(yōu)勢變現(xiàn)。此外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、家庭物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR等新的領域，為了保證交互體驗和綠色節(jié)能，將需要大量的邊緣輔助計算能力，CO重構也為此類新業(yè)務拓展提供了基礎能力。

　　SDN實現(xiàn)能力的分層解耦

　　使用傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡設備進行業(yè)務開發(fā)，常被詬病開發(fā)周期長，主要是由于設備商包攬了從理解業(yè)務流程、開發(fā)控制協(xié)議、提供私有接口，到集成測試驗證的全過程，觸一發(fā)而動全身，在設備商能力存在短板時，就會顧此失彼。

　　新一代OLT(光線路終端)，如中興通訊的TITAN，導入SDN技術，實現(xiàn)了控制和轉發(fā)面分離的架構，通過分層解耦，將能力分布到業(yè)務編排、網(wǎng)絡控制、基礎設施提供3個層面，各層面之間按能力集交付，各自獨立開發(fā)、驗證、發(fā)布。

　　SDN軟件定義網(wǎng)絡的起源和OpenFlow密切相關，但發(fā)展到今天已經(jīng)有多種技術流派，遠遠超出了OpenFlow的范疇?，F(xiàn)在SDN的內(nèi)涵已經(jīng)極大地延伸，所有具有開放接口、自動化集中管理/控制的系統(tǒng)都打上了SDN的標簽。一個理想SDN系統(tǒng)的能力集，將包括集中的控制、管理、編排、策略和自動化能力，以及分布式的轉發(fā)和感知能力。實現(xiàn)理想的SDN系統(tǒng)，將是一個漫長的網(wǎng)絡演進過程。

　　中興通訊新一代OLT TITAN按照面向未來網(wǎng)絡的分層架構中的基礎設施設計(見圖1)。

　　在基礎設施提供層，TITAN展示了中興通訊作為傳統(tǒng)OLT廠商核心的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;提供超大容量L1傳輸、L2交換、L3路由轉發(fā)能力;提供滿足IETF NVO3架構的租戶隔離方案，支持Overlay方式組網(wǎng)，終結VxLAN、IP GRE、MPLS PW、PPPoE等各種業(yè)務隧道。

　　在網(wǎng)絡控制層，UME(即Unified Management Expert)展示了中興通訊作為SDN/NFV軟件廠商，向云原生軟件開發(fā)的轉變。UME實現(xiàn)了管理和控制能力的集約化部署。管控的對象第一類是TITAN OLT，第二類是現(xiàn)網(wǎng)的C300系列OLT，第三類是MDU或其他廠商的接入網(wǎng)設備。UME為業(yè)務編排層提供了單一接入網(wǎng)絡管理域的統(tǒng)一入口。

　　基礎設施提供層和網(wǎng)絡控制層已經(jīng)實現(xiàn)了初步的解耦，UME可以部署在采用云技術重構的CO數(shù)據(jù)中心中。TITAN OLT可以掛接在CO數(shù)據(jù)中心的Leaf交換機下，通過遠端接入模式，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;或通過本地接入模式，直接部署在CO數(shù)據(jù)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)先實現(xiàn)，并作為初步的能力集交付給駐留在CO中的網(wǎng)絡控制層使用。一些運營商已經(jīng)開始用自己開發(fā)的控制器原型，通過NetConf/YANG接口對TITAN進行編程，來評估一些新開發(fā)的業(yè)務。

　　NFV技術實現(xiàn)NaaS(網(wǎng)絡即服務)

　　以數(shù)據(jù)中心架構重構的CO，除了提供一般數(shù)據(jù)中心的IT類應用能力，還將提供運營網(wǎng)絡相關的功能，如網(wǎng)絡安全類、網(wǎng)絡連接類、網(wǎng)絡智能類的應用等。此外，DevOps快速迭代的業(yè)務開發(fā)模式，也需要NFV技術來體現(xiàn)。NFV技術本身就來源于云計算技術，NFV架構的核心是運營各種虛擬網(wǎng)絡功能(VNF)。VNF的軟件并不依賴專用的網(wǎng)絡設備進行開發(fā)，運營時，無論專用的轉發(fā)設備，還是白盒的轉發(fā)設備，都可以通過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的應用場景，vCPE、UME、VDC-C等各種VNF分工協(xié)作，通過端到端的業(yè)務自動化，為每個使用網(wǎng)絡的用戶提供按需定制的服務。

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

　　家庭用戶通過自服務網(wǎng)站訂購業(yè)務;

　　家庭用戶在自己的租戶網(wǎng)絡內(nèi)開通vCPE(一種VNF)業(yè)務的需求指派到NFV-O，NFV-O通過TECS獲得為該用戶實例化的vCPE的網(wǎng)絡位置;用戶VLAN線路信息和vCPE網(wǎng)絡位置信息都傳遞給SDN-O;

　　SDN-O分解網(wǎng)絡連接域，其中連接用戶的任務指派給OLT-C、VDC-C完成。

　　VNF是為數(shù)據(jù)中心虛擬網(wǎng)絡環(huán)境下的租戶提供服務的。右側的VNF是為每個家庭客戶服務的vCPE，它比較適合用容器化的VNF實例實現(xiàn)。控制TITAN OLT的UME，可能只服務于1個網(wǎng)絡運營商，所以把它看成由裸服務器集群或虛機集群實現(xiàn)的VNF實例比較合適。

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

　　通過SDN技術，CO重構后的網(wǎng)絡將實現(xiàn)分層解耦，TITAN將在分層結構中作為實現(xiàn)大帶寬、多接入技術融合的網(wǎng)絡基礎設施。CO重構的目標之一是為每用戶提供定制的網(wǎng)絡功能，即NaaS能力，這需要通過NFV技術來實現(xiàn)，為了保證這些網(wǎng)絡功能(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(guī)劃總工