基于SDN/NFV的新型IP城域網架構及演進研究

冼文杰

摘要：筆者結合自身多年的工作經驗，深入地分析了當前IP城域網的網絡效率、網絡應用監督管理、網絡業務的處理等各個方面可能出現的問題，分析了對傳統IP城域網的網絡、管理和業務三個層面進行云化和智能化調整的必要性。在介紹網絡功效虛擬化這一新興技術和軟件決定網絡的基礎之上，給出了可供當前IP城域網選擇的網絡調整策略與整體重構的方案，同時也對當前網絡結構之中業務管理控制層設備的演變原理進行了分析，并給出了通用交換網的發展方向與行之有效的發展策略。

關鍵詞：IP城域網;軟件定義網絡;網絡功能虛擬化

一、運營商IP城域網的基本現狀及問題

如下圖所示，傳統的IP城域網網絡結果圖分為核心層、業務控制層和大二層交換。

當前的IP城域具備較為明晰的網層級結構，與此同時還是有許多缺陷與不足需要進一步改進完善，而對網絡結構進行重新構造是其中一個較為優質的解決辦法。

（一）缺乏較強的業務能力與問題處理能力?，F有的網絡沒有辦法全方位滿足客戶在業務方面的需要，尤其無法優化業務的時間延遲性問題，沒有辦法適配客戶帶寬與優先級的差異化，再加上新業務需要很長的一段時期才能夠全然得到部署，這些缺陷都無法跟上時代的步伐，也很難推動相關業務的革新。

（二）需要較高的資金成本投入。當前，具有專門用途的網絡設備一直具有較高的擴容成本，成本不足，網絡的建設工作與性能優化都無法得到滿足。

（三）不具備專業的網絡管理能力。傳統的IP城域網配置無法滿足當前業務的需求，整體而言還未實現自動化，業務配置能力不夠靈活。再加上其動態網絡帶寬往往不具備合適的分配力，甚至無法在網絡情況發生改變的情況之下第一時間調整鏈路帶寬。與此同時，網絡運行維護的響應時間過長，沒有辦法十分迅速地挖掘出當前網絡存在的問題，修復有關問題的速度自然需要更長的時間。

（四）現網不具備高效的資源使用效率。傳統IP城域網之中的路由器設備與服務器都具備一定的區域性，比如，在劃分和配置內容分發網絡（C服務器（CDN）和業務控制路由器設備（BNG）時，我們一般都是依據城市的匯聚點和區域位置進行劃分。各個地域之中的設備都互不干擾互不影響，資源也無法互相分享。在這樣的設置方式之下，無法分享的資源不得不重復分發與儲存，進而顯著降低了資源的利用效率。

二、 IP城域網的發展思路及調整策略

對于目前的IP城域網而言，未來必將演變成具備低運營成本的高效率彈性業務網絡。而這一演變必須借助SDN與NFV技術，讓IP城域網更加的智能，實現云化的轉變，進而推動網絡的優化與升級，最大程度上提升網絡的運營能力與服務能力如圖2所示：

一般而言，在規劃IP城域網時，首先要對IP城域網的重構進行重新架構，其次智能化其網絡架構、優化其業務能力，提升其管理效率，同時實現整體的云化，推動資源的共享。

架構云化：借助這種方法，網絡資源的使用程度與使用效率能夠顯著地提升，傳統網絡之中存在的BNG設備分裂間隔過短的問題能夠被及時解決，擴容的問題也能夠在這種方式之下得以處理。

業務云化：借助這種方式，能夠很好地提升網絡的業務處理能力，以往網絡的能力缺陷得到了極大程度的改善。在這種方式之下，網絡資源、IO資源、存儲資源都能夠實現云計算、云提供、云共享，能夠滿足客戶的差異化業務需求，確保資源能夠被動態且靈活地配置，業務開通的開通速度也會進一步加快，業務處理的效率有了明顯的提升，業務安排的周期也進一步縮短。

管理智能化：借助這種方式，能夠提升網絡的管理能力與管理效率，確保網絡的運行與維護工作能夠第一時間得到響應。借助SDN的引入，能夠智能化且實時地管控網絡的狀態，再借助網絡設備的控制面板與數據面板的北向接口，讓網絡流量能夠得到更高效的且更彈性的管理，進而推動網絡管控的靈活化與動態化，確保有關業務能夠得到第一時間的處理與解決。

（一） SDN/NFV的部署

借助SDN智能化管控系統的引入，用戶的網絡使用體驗能夠得到進一步的優化，云化管理將得以實現，網絡運行維護功能將更加的透明化與可視化，管理功能也能夠與用戶需求得到適配，帶寬也將更加的靈活，數據的傳送過程具備更低的時間延遲性，與此同時，網絡也會更加的安全，用戶的隱私得到進一步的保障。SDN的架構圖如圖3所示：

通過SDN架構，可以實現北向接口的開放性，推動網絡環境的革新，進而讓網絡軟件能夠具備可以被定義的功能;該架構具備集中式控制器，能夠虛擬化當前網絡所具備的功能，讓一個網絡多種功能成為現實，提高業務創新與優化的速度;SDN所給出的解決策略是針對端口對端口的有效方案，有利于大型網絡的組織與構建。

NFV主要是采取虛擬化技術，可以對電信設備內的硬件和軟件進行解耦，將計算機的網絡設備和存儲設備作為基礎，對電信網絡的功能進行全方位的優化，有效的提高維修護理和網絡管理工作的效率，加強系統應有的靈活程度，從而改善通信設備效率低下的問題，加速通信設備的更新換代，使得專用通信設備的建設成本更加具有經濟性。

借助SDN技術與NFV技術來對IP城域網進行全新架構，能夠實現傳統網絡下的控制管理設備云端化，讓傳統設備的分散管理模式轉變成新型的集中管理模式、讓本地管理的模式轉化成遠程管理的模式，從而提高業務調整與業務分配的靈活程度，確保新業務能夠不斷涌現，提升網絡的開放性。進行了重新架構之后的IP城域網框架參照下圖4的內容，主要由通用交換網絡、SDN控制設備和云化資源池等組成。

（二）網絡的演進策略

1、vBRAS的演進策略

在傳統城域網框架之下，BRAS設備往往具備不少的缺點。首先其建造成本十分不經濟，其次該設備不具備較高的資源使用效率，再而該設備的更新周期較長無法跟上時代。虛擬化BRAS設備的同時，借助X86服務器，全方位地發揮BRAS設備的網絡功能，這樣做既能夠顯著降低該設備的建造成本，又能夠提高資源使用的靈活性，提升資源使用效率。