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全面解读中兴SDN技术:助力运营商构建弹性、敏捷网络

2015-08-26 00:11
黯影冰风
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  此前运营商接入网的收入主要来自于语音业务,当时连接数×时长和固网接入的价值基本相等,运营商关注接通率、呼叫保持时长等业务指标。随着互联网的兴起,固网接入逐步导入了三重播放(语音、IPTV、高速上网),接入网为此建立了简单的多业务管道,分别对应固定带宽、保证带宽和尽力而为的3种业务策略。语音和IPTV一直是运营商的自营业务,运营商在网络规划时,就能较为准确地估算这两者需要的网络资源。而高速上网管道则出现了运营商不希望看到的增量不增收的剪刀差现象。同时,运营商还面临几方面更具体的挑战。

  1、需要升级网络来应对膨胀的带宽需求,这导致了多代接入技术共存,增加了网络运维难度。GPON、XGPON等多代技术会有共存期,网络建设无法一步到位地实现FTTH。FTTB、FTTC等多种建网模式共存,增加了设备种类和网络运维难度。

  2、需要更弹性地切分管道资源来满足多业务需求。一方面,OTT应用正在蚕食语音和IPTV业务的管道价值,导致运营商可能需要将原来每业务独占管道的模型,调整为多业务共享管道的模型。另一方面,企业专线、Small Cell回程则可能需要随时从公众网络中切分出L2层的专用VLAN业务管道。所以网络需要灵活定义和自动化部署单业务管道和多业务管道的能力。

  3、需要网络虚拟化能力,否则难以适应互联网的创新周期。互联网软件产品通常通过快速迭代来演进。而这种敏捷开发需要一个可敏捷定制的虚拟网络来分配网络资源和隔离产品开发中的试错成本。靠人工工单的逐个设备配置,施工周期长,且容易出错。移动回程、企业专网、虚拟运营商等可能和普通家庭用户共享着同一个宽带网络,但他们有不同的B/OSS业务流程,他们希望在各自的虚拟化网络视图中,对自己的网络拓扑和状态有更敏捷的控制。

  固网宽带SDN三大特征

  SDN的特征在于具有全局的网络视图,可以集中控制网络的转发行为,从而实现网络的可编程和自动化。SDN的特征有助于运营商实现弹性、敏捷、智能的宽带网络。

  1、敏捷——快速开发部署新业务:在同一网络平台上进行新业务开发、部署和维护,快速迭代,缩短业务上市周期;转发和控制分离,控制功能采用软件实现,新业务一般只需改变控制功能;软件与硬件分离,硬件通用化,缩短硬件开发时间,延长硬件生命周期。

  2、弹性——业务驱动网络管道调整:由应用驱动网络管道自动配置,提升网络价值,为精细化流量经营提供基础。

  3、智能——智能运营和运维:即时采集、分析用户数据,即时控制变更网络行为,挖掘大数据服务价值;可按照忙闲时段分布,合理开启和关闭网元和链路,节约运营费用。

  中兴通讯SDN关键组件

  虚拟ONU,实现简单接入管道

  接入网具有显著的流量汇聚后再交换特性,早在语音业务时代运营商就有大容量、少局所的集中控制需求,以降低运营成本。现在,到了100Mbps入户的All IP接入网时代,铜线受传输损耗、串扰等条件的制约,已经无法独自完成5km以上的无源传输任务。单模光纤因为其低损耗、长距、大带宽的优点,促成了FTTH/FTTB/FTTC等解决方案的广泛部署。但除FTTH模式中,局端的OLT(optical line terminal)可以集中控制用户网络终端ONT(optical network terminal)外,FTTB/FTTC方案,OLT都只能控制到多端口的MDU。要建立用户终端到网络的点到点逻辑管道,必需依赖跨网元的网管系统,协同MDU和OLT,共同完成。另外,对于MDU,运营商也期望尽量简化安装开通流程。而当前的MDU,需要预配置管理IP、做VLAN规划、配置MDU用户端口的带宽模板。MDU的数量是OLT数量的十倍、百倍,这就需要EMS网管进行大量的配置管理。为实现自动化开通流程,需要将规划的规则编排成网管脚本。

  SDN的核心理念是集中控制和自动化配置。OLT的目标网络位置通常在综合接入机房,可以覆盖上万用户,是个合理的集中控制点。另外,现有的ONU和OLT之间已经有自动发现和完善的认证机制,有ONU向OLT的注册流程,有不需要配置IP地址就能自动建立连接的带内管理控制通道。这些都为以OLT为中心控制上万用户提供了前提条件。

  中兴通讯建议引入虚拟ONU(vONU)的方案,作为多用户端口MDU或DPU(FTTDp方案)的部署方式。如图1,vONU实现资源分配到户的FTTH式管理,可以方便地建立从OLT直达用户的简单逻辑管道,利用OLT作为集中控制器,达到控制所有覆盖范围内的用户接入的目的。

  vONU的主要特性包括:ONU MAC芯片有多个ONU实例,每个ONU实例实现完整的GPON/XGPON标准;每个用户独占一个vONU;MDU软件也采用虚拟机方式,每个ONU有独立协议栈;vONU支持和物理的单用户ONU相同的OAM和业务转发模型功能。

  OLT集中控制vONU方案的优势包括四方面。

  1.vONU统一采用FTTH方式,由OLT代理控制。这避免了由网络控制器直接控制数量巨大的MDU、ONT,造成对网络规模和控制器性能的巨大挑战。采用vONU后,FTTH/FTTB网络归一化成FTTH,用户业务VLAN、GEM-PORT等规划和业务开通流程全采用FTTH方式,简化网络运维。

  2.vONU可以通过OLT离线配置,解决了ONT和MDU缺少带外控制通道和冗余连接的问题。

  3.vONU通过去除MDU带宽收敛、本地交换、简化QoS机制,实现由OLT集中处理不同用户之间的资源竞争。

  4.vONU支持逐用户的资源控制,方便局部硬件休眠等绿色节能方案的实现。

  部署vONU后,接入网层面的SDN部署进程就主要和OLT相关了,因为vONU/ONU和OLT无论从现有的EMS网管,还是未来新部署的SDN网络控制器的角度看,都是一个整体的网元。运营商可以掌握网络向SDN方式演进的节奏,既可以借助现有的EMS和OSS系统,沿用当前的FTTH的自动放装和运维流程,也可以利用新部署的接入域的SDN控制器,通过OLT新增的Openflow Agent、OF-Config接口,实现控制转发分离。

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