運營商SD-WAN部署的難點分析

顧炯

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運營商SD-WAN部署的難點分析

顧炯

（中國電信股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310005）

通過分析Google SD-WAN在其B4網絡上的部署方法，借鑒其如何幫助用戶降低廣域網的開支和提高其自身廣域網連接靈活性，建立SD-WAN國內廣域網上應用的模型，從智能化網絡、數據分級、應用承受度3個維度分析了國內SD-WAN應用可行性，提出了SD-WAN作為可“共享網絡”在互聯網數據中心（IDC）的應用方式。

SD-WAN；SDN；IDC

1 引言

軟件定義廣域網（software-defined wide area network，SD-WAN）是軟件定義網絡（software defined networking，SDN）的重要分支，是目前SDN技術應用的熱點領域。SD-WAN主要目標是通過利用軟件技術、應用策略部署以及overlay網絡等一系列技術手段，實現普通互聯鏈路能夠達到專線的網絡質量，降低流量成本，提高帶寬利用率；同時，對于多個站點，能夠根據現網情況及配置策略，自動選擇最佳路徑，實現負載均衡，保證全網的網絡質量。

SD-WAN作為SDN的一種場景應用，相關的技術還在不斷地演進、成熟，國內許多實踐者都提出了自己的SD-WAN實施方案，對于運營商而言，管道是業務“殺手锏”，如何引入SD-WAN，并且使SD-WAN成為“殺手锏的磨刀石”是近年來各運營商重點研究的內容。

本文通過對Google SDN的部署分析，總結其SD-WAN部署成功的關鍵要素，并借鑒到運營商網絡中，幫助運營商找到SD-WAN部署切入點。

2 Google案例分析

Google 的網絡分為數據中心內部網絡及WAN，其中WAN 按照流量方向由兩張骨干網構成，分別為數據中心之間互聯的網絡（G-scale network）和面向Internet用戶訪問的網絡（I-scale network），互聯網絡用來連接Google位于世界各地之間的數據中心，屬于內部網絡。

Google優選了數據中心之間互聯的網絡做了SDN改造，通過應用程序（軟件）控制各個數據中心的邊界網絡設備，保證高優先級的應用流量最低時延到達，低等級的流量填充空余鏈路帶寬，從而使得其高昂的海底光纜得以充分利用。

Google相比其他眾多的SDN實踐者取得了更多成果，主要得益于以下幾點。

（1）網絡結構簡單清晰

Google WAN的網絡規模相比運營商業務更單一簡單，實際上是一個內部可控網絡，設備單一，便于網絡改造。通過對控制面和轉發面的改造，使得網絡更智能，路由選擇更合理，網絡質量更好。

（2）強大的研發能力

Google是開發和運營一體化公司，強大的研發能力或者說Google自有產業生態圈足以支持其從底層硬件和軟件為其量身打造一個龐大的云網融合系統。

（3）業務流量流向以及服務等級規劃清晰

Google在傳統網絡時代，就對其內部數據進行了嚴格的等級區分，高、中、低優先級數據已經被明確定義。當實施SDN化改造時，各等級數據流量大小明確，才能匯總出各個等級的流量情況，才可以指定匯總的服務等級（class of service, CoS）規劃。

（4）允許一定程度的錯誤發生

Google為了維持管道高利用率，在保障高優先級數據的基礎上用中低優先級的數據去填充。當高優先級業務有突發流量等狀況發生時，低優先級業務一定會被延遲發送或者丟棄，此時需要允許低等級的應用出錯，或者要求低等級應用具備足夠的忍受力。

網絡智能化、數據分級化和應用承受度是Google在SD-WAN上取得成功的關鍵要素，網絡智能化是一種能力，應用數據的分級才是真正的核心，應用承受度是選擇的標準。而對于使用者來說，對承載的應用進行“網絡化改造”，使之與新網絡匹配是SD-WAN應用必不可少的一環。

3 運營商SD-WAN部署難點

現階段，提供WAN服務的主要為三大基礎運營商，BAT目前正在逐步實施自建WAN工作。以國內最大的基礎運營商中國電信為例，已建WAN包括ChinaNet、高品質專業網絡CN2以及各種形式部署構建的MPLS/專線網絡。從層級上看，WAN也可以分為接入網、城域網和骨干網。從SD-WAN的使用角度看，運營商可以是SD-WAN的使用者，期望通過SD-WAN的部署，為BAT提供更好的WAN服務或者直接向客戶提供SD-WAN服務；BAT將會是潛在的SD-WAN的部署者、使用者，他們希望基于運營商的WAN并繞過網絡運營搭建自己“黑網絡”的SD-WAN。圍繞Google SD-WAN成功這幾個要素，結合國內運營商WAN實際情況，分析運營商SD-WAN部署的切入難點。

（1）智能化網絡改造難點

網絡智能化的核心是要賦予網絡一個“智慧的大腦”，能夠根據各種不同的需求，賦予網絡不同的承載形式和業務形態。現階段，運營商還很難將現有的廣域網絡改造成為像Google B4網絡一樣，具備“智能路由選擇”的能力。

以中國電信的WAN為例，實施全網性的控制面和承載面分離，將控制面統一到SDN控制器，將面臨接入網、城域網、骨干網的36萬多臺各種品牌、各種型號的路由器，其他交換機等網絡設備更多得不計其數。如何協同眾多品牌、不同批次的設備按一個標準進行改造，成本將會是天量級別，無法接受。

較為可行的方案是通過underlay方式改造網絡，即以統一網管的方式實現部分“智能網絡”的功能，這種方案可以在一定程度上實現網絡配置的靈活性，具備一定的流量調度能力，可以提升業務響應能力。但這種underlay方式將“智能”限定在了一個有限的范圍內，這個范圍可能是同一品牌設備、一個城域網或者一個運營商內。對于WAN的使用者來說，近年來運營商加大基礎網絡投資，已經基本解決了其網絡承載流量需求，管道已經足夠寬，基于一個城市、一個區域的準智能化網絡并不能滿足他們的需求。

所以，運營商WAN在將來很長一段時間內還只能是一個缺乏“整體大腦”的網絡，達不到全網隨選的智能化要求。

（2）數據分級和容錯

定義數據等級由應用的特點和需求決定，同一個應用在不同場景下，數據對網絡QoS的要求也是不同的。比如采用雙活部署的應用內，應用的雙活同步數據要求很高，日常的系統備份的數據相對就可以較低。

對于有著多站點互聯需求的企業，目前企業很少會和運營商溝通系統的數據分級，一是因為對于已有系統，數據分級會涉及對現有應用的改造，現有的企業專線帶寬價格足以支撐其“一刀切”的承載方式；二是數據分級會涉及企業內部的數據管理，不是IT人員能夠通過設計解決的。因此，現實中大部分企業對SD-WAN的“分業務等級的多路徑選擇”功能并沒有想象中的熱情，主要原因就是企業無法真正將應用數據等級進行合理區分。

而應用數據等級在服務器的出口打上標簽，讓網絡知道應用數據的重要性，便于網絡分級承載、差異化運營，是運營商“云網融合”的核心，是實施SD-WAN的主要驅動力。但是由于目前絕大部分的業務使用者都還沒有意識到數據分級的重要性，使得運營商在實施“分業務等級的多路徑選擇”等SD-WAN典型業務特征網絡改造中困難重重。對于WAN的運營商來說，用戶沒有對數據分級就會造成“應用數據變成客戶數據”，在同樣的價格體系下，對于運營商來說，所有客戶都是一樣重要的，且都是不允許出錯的，在這種情況下運營商也只有每年投資拓寬“管道帶寬”一種辦法可以做。

4 SD-WAN現階段應用實踐

現實中，在缺乏網絡和應用融合的條件下，運營商可以通過在網絡出口上設計不同網絡帶寬、QoS的網絡提供差異化的服務。

在大部分運營商WAN組網案例中，大企業客戶會將應用都劃入一個較高等級的網絡內，采用高QoS保障的網絡承載方式，中小企業則會選擇中低QoS保障的網絡。運營商會為這些不同的客戶在網絡出口（如以VLAN標簽的方式）打上不同客戶等級的數據等級標簽，進行差異化承載。

在SDN之前，運營商會針對上述設計通過光纖將企業接入電信機房，在電信機房實施“硬邊緣”設備將不同等級的客戶進行分級承載。造成的問題是客戶需要背負較重的企業專業租賃價格，且無法根據業務形態靈活地變化；運營商在廣域網范圍內無法進行靈活的智能路由選擇和流量填充。

圖1 簡化版SD-WAN

結合SDN的思想，借鑒Google的SD-WAN設計，現階段結合云計算虛擬化技術的普及應用，通過將企業邊界軟化，構建“軟邊緣”的方式引入簡化版的SD-WAN，如圖1所示。

圖1中有3種專線：高QoS保障的MPLS專線、較高QoS保障的通過隧道方式提供的虛擬專線、較低QoS保障的Internet專線。這3種方式均建立在基于SD-WAN控制器控制下的CPE上，CPE可以采用白盒設備或者虛擬機。SD-WAN控制器可以根據設計好的數據信息配置路由方式，并下發配置到CPE，CPE選擇不同的物理網絡進行“最合理”數據路由。

采用這種方式，IDC內部網絡不需要進行改造，只需要在網絡出口/入口上引入SDN概念，簡化了實施難度，規避大網設備多樣的問題。第一，通過SD-WAN控制器，實現CPE的集中管理以及自動化配置，實現各種接入方式的配置管理，提升網絡服務質量，增加網絡的靈活性和機動性。第二，運營商可以通過SD-WAN控制進行流量填充運營，實現網絡利用及網絡價值的最大化。第三，為有能力的客戶帶來網絡接入接口，將大網路由調度有條件、有范圍地開放給企業客戶，也可以讓中小企業在可忍受的情況下節約成本。

5 結束語

當前，大部分SD-WAN高質量網絡的解決方案實際上是一種承載在原來WAN上的overlay解決方案，通過疊加網絡“隧道”，利用高品質網絡輕載的特點，局部改善網絡質量，并不能完全達到客戶對SD-WAN的期望。本文基于運營商網絡現狀基礎，分析了在現有運營商基礎網絡向互聯網SDN轉型的過程中，將WAN改造成SD-WAN存在的困難和局限，結合對Google網絡的分析提出了現階段運營商引入SD-WAN的切入點，以實現利益最大化。

本文通過對基于運營商SD-WAN建設切入難點的探討，重點分析現階段運營商全網引入SD-WAN的難點和可行性，提出了基于IDC應用的部署方向。但由于時間和能力所限，暫未對實際應用效果做進一步的跟蹤和分析，后續將繼續跟蹤實際應用效果，切實把握好SD-WAN對于運營商部署的實際意義，做大做強運營商SDN。

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Difficult analysis of the deployment of the operator’s SD-WAN

GU Jiong

Zhejiang Branch of China Telecom Co., Ltd., Hangzhou 310005, China

Through analyzing the deployment method of Google SD-WAN on its B4 network and how it help users reduce the WAN’s expenditure and enhance its own WAN connection flexibility, a SD-WAN model of the application of the domestic WAN was established. Through analyzing the feasibility of the application of SD-WAN in our country, a good way to applicate SD-WAN as “sharing network” in IDC was proposed.

software-defined wide area network, software defined networking, internet data center

TN929

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2017332

2017?11?10；

2017?12?08

中國電信集團公司現場試驗項目“面向中小企業的隨選網絡現場試驗”（No.SY-17-09）

China Telecom’s Field Test “On-Demand Network Field Testing for SMEs” (No.SY-17-09)

顧炯（1976?），男，中國電信股份有限公司浙江分公司高級網絡經理，中國電信科學技術委員會委員，主要研究方向為云計算、計算虛擬化、軟件定義網絡、軟件定義存儲。