試論云計算概念在IP城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)演進(jìn)中的應(yīng)用方案

[摘 要] IP城域網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)管理的困難，業(yè)務(wù)的靈活性需求導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜扁平，本文據(jù)IP城域網(wǎng)的現(xiàn)狀及演進(jìn)特點，認(rèn)為若要實現(xiàn)IP城域網(wǎng)向更高的速度，更簡化的管理及更加智能化進(jìn)化的發(fā)展目標(biāo)，需對IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的業(yè)務(wù)控制層的進(jìn)化運用云計算的概念。

[關(guān)鍵詞] 云計算；IP城域網(wǎng)；業(yè)務(wù)控制層；網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)；云網(wǎng)關(guān)

[中圖分類號] TP399 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A

1 云計算概念

根據(jù)IBM的定義，云計算是一種新型的計算模式，把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用作為服務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。云計算也是一種基礎(chǔ)架構(gòu)管理的方法論，大量的計算資源組成IT資源池，用于動態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源提供用戶使用。

Wiki定義：云計算是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動態(tài)可伸縮的虛擬化資源的計算模式。

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，幾乎與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。“云計算”概念現(xiàn)在被大量運用到生產(chǎn)環(huán)境中，國內(nèi)的“阿里云”與云谷公司的XenSystem，以及在國外已經(jīng)非常成熟的Intel和IBM，各種“云計算”的應(yīng)服務(wù)范圍正日漸擴(kuò)大，影響力無可估量。

云計算的定義中，有四個關(guān)鍵要素，第一點，硬件和軟件都是資源，通過互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的方式提供給用戶。第二點，這些資源都可以根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展和配置。第三點，這些資源在物理上以分布的共享方式存在，但最終在邏輯上以單一整體的形式呈現(xiàn)。第四點，用戶按需使用云中的資源，按實際使用量付費，不需要管理。

“云”的概念主要是提供一種打包的服務(wù)，云中軟、硬件資源以分布式共享的形式存在，可以被動態(tài)地擴(kuò)展和配置，最終以服務(wù)的形式對用戶提供其所需的資源，在“云”內(nèi)部對資源進(jìn)行整合，統(tǒng)一管理。

2 IP城域網(wǎng)的現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

目前IP城域網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，主要分為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：核心層、業(yè)務(wù)控制層和二層接入層。其中核心層主要負(fù)責(zé)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的匯聚和快速轉(zhuǎn)發(fā)，為城域網(wǎng)提供高速IP數(shù)據(jù)路由；IP網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層主要由SR設(shè)備、ASBR設(shè)備和BAS設(shè)備組成，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)控制，能夠?qū)I(yè)務(wù)進(jìn)行QOS部署；IP城域網(wǎng)二層匯聚接入層負(fù)責(zé)匯聚分散的接入點，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、提供流量控制和用戶管理功能。這樣的三層結(jié)構(gòu)比較清晰的定義了各個網(wǎng)絡(luò)層面所提供的主要功能，根據(jù)所提供的功能，可以將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備明確其網(wǎng)絡(luò)層次，對網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、管理提供了便利。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或管理中，可以把每個層次作為一個功能集合，提供其功能給其他層次的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。但與此同時，從規(guī)模上來看，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備快速增加，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度、深度隨之飛速增長，雖然對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三個層次的劃分，但每個層次的網(wǎng)絡(luò)都包含了數(shù)量眾多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，作為一個網(wǎng)絡(luò)層次的大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供類似的功能，其部署和使用乃至使用過程中的管理，對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者、網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)者都提出了挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個層次，核心層因其所處的網(wǎng)絡(luò)地位和作用，目前其規(guī)模較小，設(shè)備數(shù)量較少，管理較為容易。二層匯聚層提供海量的接入端口，但由于其簡單的提供接入端口和帶寬，雖然數(shù)量大，但單一的功能使得自動管理部署起來比較容易。處于網(wǎng)絡(luò)第二層的業(yè)務(wù)控制層需提供認(rèn)證、鑒權(quán)、計費和QOS等功能，在設(shè)備眾多的情況下又需針對不同的業(yè)務(wù)和需求提供靈活的服務(wù)，從而為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理提出了挑戰(zhàn)。本文主要針對業(yè)務(wù)控制層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理的難題，借助云計算概念，提出一個可行的解決方法。

3 云計算概念在城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層的應(yīng)用

業(yè)務(wù)控制層作為一個提供QOS、業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)等功能的網(wǎng)絡(luò)層，成為IP城域網(wǎng)的命脈，同時這一層也是網(wǎng)絡(luò)資源（包括地址資源、鏈路資源）的最大消耗點，目前的分布主要是通過分布在各個局端的SR、BRAS等設(shè)備提供功能。每個端局負(fù)責(zé)某個范圍的用戶接入，如圖1。分散部署，分散管理，各自相對獨立，一個端局的設(shè)備中斷會造成整個區(qū)域的業(yè)務(wù)阻斷。目前城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基本以此模型為主進(jìn)行部署。

業(yè)務(wù)控制層作為業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)提供者，最好能實現(xiàn)高效資源協(xié)同，減輕資源壓力。所以業(yè)務(wù)控制層的下一步發(fā)展應(yīng)該實現(xiàn)業(yè)務(wù)控制網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)熱備，不同端局互備或同端局多臺業(yè)務(wù)控制網(wǎng)關(guān)熱備，如圖2。業(yè)務(wù)熱備的業(yè)務(wù)控制層網(wǎng)關(guān)設(shè)備提高了業(yè)務(wù)安全性，并可以實現(xiàn)負(fù)載均衡，提高設(shè)備性能的利用率。但是對網(wǎng)絡(luò)管理者來說仍舊有很大工作量。

下一步的網(wǎng)絡(luò)可采取虛擬技術(shù)，通過虛擬技術(shù)，將互為熱備的二臺或多臺設(shè)備虛擬成一臺設(shè)備，可簡化運維和管理，同時提升可靠性，如圖3。

進(jìn)一步的發(fā)展將可以運用云計算的概念，利用設(shè)備的40G或100G平臺，將業(yè)務(wù)控制網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行池組化，整個業(yè)務(wù)控制層設(shè)備虛擬成一個業(yè)務(wù)提供池，形成云網(wǎng)關(guān)，為下層用戶（二層匯聚層及用戶）提供本網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)提供的業(yè)務(wù)，為上層用戶（核心層）提供集中、簡化、匯聚后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如圖4。

4 云計算與IP城域網(wǎng)結(jié)合為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護(hù)帶來的益處

IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層向云計算概念的演進(jìn)可能要經(jīng)歷冗余熱備、虛擬集群、業(yè)務(wù)資源池這三個階段，每個階段的目標(biāo)都提供了比上一階段更好的網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)部署上的益處：

4.1 安全性

提供高價值業(yè)務(wù)永遠(yuǎn)在線服務(wù)，當(dāng)單點故障出現(xiàn)時，用戶由其他BRAS負(fù)荷分擔(dān)方式接管，業(yè)務(wù)體驗不受影響，并且云網(wǎng)關(guān)內(nèi)部即刻實現(xiàn)設(shè)備資源的調(diào)度。

4.2 簡單性

簡化運維，多臺設(shè)備虛擬化后只需要維護(hù)一臺的配置即可。簡化建設(shè)部署，部署一臺新的設(shè)備時可根據(jù)現(xiàn)有的硬件設(shè)施條件決定安裝部署地點，實現(xiàn)對整個云網(wǎng)關(guān)的擴(kuò)容，提供整個云網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)域的擴(kuò)容。

4.3 靈活性

利用統(tǒng)一策略自動配置和管理云網(wǎng)關(guān)設(shè)備和業(yè)務(wù)，云網(wǎng)關(guān)內(nèi)新增設(shè)備時能發(fā)出動態(tài)負(fù)荷分擔(dān)，并且云網(wǎng)關(guān)內(nèi)用戶總數(shù)低于設(shè)定的閾值時，所有用戶能分配到一臺業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，其他設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)，節(jié)省資源。反之能自動喚醒，提供業(yè)務(wù)。

綜上所述，利用云計算概念實現(xiàn)IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層的云網(wǎng)關(guān)在提高可靠性的同時，可有效提升設(shè)備資源利用率。結(jié)合IP城域網(wǎng)技術(shù)40G、100G核心平臺的技術(shù)，為實現(xiàn)IP城域網(wǎng)運營的全業(yè)務(wù)永久在線、實現(xiàn)大容量業(yè)務(wù)控制點、簡化管理提供了一種可實現(xiàn)的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]IBM主頁

[2]cisco主頁

[3]《虛擬化與云計算》“虛擬化與云計算”小組，電子工業(yè)出版社