網(wǎng)絡(luò )虛擬化進(jìn)程勢不可擋

網(wǎng)絡(luò )虛擬化進(jìn)程勢不可擋

虛擬化技術(shù)使網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的商業(yè)價(jià)值從專(zhuān)用硬件設備提供的服務(wù)快速向軟件提供的服務(wù)轉移?；ヂ?lián)網(wǎng)公司是虛擬化技術(shù)的獲益者，他們的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和運營(yíng)，已經(jīng)從租用傳統IDC數據中心的物理服務(wù)器，進(jìn)入到計算、存儲、DC內網(wǎng)都虛擬化的IaaS（Infrastructure as a Service）的階段。更進(jìn)一步，會(huì )向整合開(kāi)發(fā)、運營(yíng)的PaaS（Platform as a Service）階段演進(jìn)，這時(shí)業(yè)務(wù)迭代和上線(xiàn)的速度會(huì )更快，整合合作伙伴的生態(tài)系統也會(huì )更強大。

而傳統運營(yíng)商，當前還完全通過(guò)專(zhuān)用設備提供的私有API（應用程序接口）或網(wǎng)管接口來(lái)運營(yíng)語(yǔ)音、IPTV、高速上網(wǎng)、企業(yè)VPN等業(yè)務(wù)；其自身的IT系統，如B/OSS，大部分也還是運行在IDC的物理服務(wù)器上，集約化程度低。

終端用戶(hù)的需求是多變和個(gè)性化的，互聯(lián)網(wǎng)公司借助于虛擬化方面的領(lǐng)先優(yōu)勢，將大量連接導入了云端，這些連接為互聯(lián)網(wǎng)公司創(chuàng )造了價(jià)值。而運營(yíng)商自營(yíng)的語(yǔ)音和IPTV業(yè)務(wù)的價(jià)值被OTT業(yè)務(wù)削弱。運營(yíng)商管道流量和連接數快速增長(cháng)，收入卻沒(méi)有顯著(zhù)增加。

在虛擬化進(jìn)程上的落后，使得運營(yíng)商在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的商業(yè)價(jià)值攫取上處于不利地位。即使運營(yíng)商希望和互聯(lián)網(wǎng)公司取得雙贏(yíng)，運營(yíng)商的響應速度也需要跟上互聯(lián)網(wǎng)公司和終端用戶(hù)業(yè)務(wù)變化的速度。加速網(wǎng)絡(luò )虛擬化進(jìn)程，對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)刻不容緩。

CO重構，增強虛擬化能力

在挑戰面前，運營(yíng)商有兩種選擇，要么淪為簡(jiǎn)單的盲管道，要么進(jìn)化為隨需而動(dòng)的智能管道。盲管道架構如圖1所示，運營(yíng)商僅能獲得普遍的Internet連接的收入。在盲管道內，運營(yíng)商無(wú)法預知用戶(hù)體驗需求的變化，無(wú)法滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )隨需定制的需求，比如：大部分時(shí)間“盡力而為”的管道可以滿(mǎn)足上網(wǎng)需求，但偶爾轉向瀏覽視頻網(wǎng)站時(shí)，就需要加大帶寬；大部分時(shí)間視頻網(wǎng)站通過(guò)單播的方式向用戶(hù)推送視頻，但某些重大賽事時(shí)，定制一個(gè)組播網(wǎng)絡(luò )，更能保證用戶(hù)的體驗。

智能管道架構如圖2所示。要獲取更多價(jià)值，運營(yíng)商需要建立PaaS為核心的可快速編排的網(wǎng)絡(luò )來(lái)應對挑戰。當前主流的基礎運營(yíng)商都已經(jīng)接受ETSI提出的NFV的網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化設想，計劃建設云化的數據中心作為NFVI（NFV infrastructure）?；赑aaS平臺的數據中心，可以類(lèi)比為高速公路沿線(xiàn)的服務(wù)區，基于此，運營(yíng)商可以隨時(shí)為各種途經(jīng)的流量提供差異化的服務(wù)。

從接入到IP WAN的大范圍的物理網(wǎng)絡(luò )，被抽象虛擬化到PaaS數據中心，在虛擬環(huán)境下建立了對實(shí)際網(wǎng)絡(luò )資源的鏡像。這樣就可以在純軟件的虛擬環(huán)境中對網(wǎng)絡(luò )資源和功能進(jìn)行編程。

互聯(lián)網(wǎng)公司和最終用戶(hù)不擁有實(shí)際的WAN物理網(wǎng)絡(luò )，通常情況下只能使用提供普遍服務(wù)的Internet作為連接。如果運營(yíng)商建立起網(wǎng)絡(luò )虛擬化的能力，當有價(jià)值的連接將要發(fā)生時(shí)，用戶(hù)和互聯(lián)網(wǎng)公司就可以向運營(yíng)商提出網(wǎng)絡(luò )定制需求，獲得比Internet連接時(shí)延更短，或帶寬更大、成本更低的一對多連接。

SDN技術(shù)有助于虛擬化的實(shí)現。SDN技術(shù)的控制、轉發(fā)分離幫助軟件功能從專(zhuān)用硬件中脫離出來(lái)。即使分布在數據中心外的物理網(wǎng)絡(luò )資源，通過(guò)SDN控制器，也可以在虛擬化的軟件世界里建立鏡像，供VNF使用。這和傳統的VPN專(zhuān)網(wǎng)不同。傳統的VPN，無(wú)法為自己提供一個(gè)虛擬化的鏡像，不對上層應用提供全局的網(wǎng)絡(luò )視圖。SDN控制下的網(wǎng)絡(luò )，可以為上層應用提供網(wǎng)絡(luò )的全局鏡像，允許上層應用定制自己的網(wǎng)絡(luò )連接。

接入網(wǎng)虛擬化的主要部件

接入網(wǎng)的虛擬化主要包括網(wǎng)絡(luò )虛擬化和網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化兩個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò )虛擬化：實(shí)現接入網(wǎng)絡(luò )的切片，每個(gè)切片都是一個(gè)定制的虛擬網(wǎng)絡(luò )：可以是預配置的、生命周期較長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )，如基礎運營(yíng)商批發(fā)給虛擬運營(yíng)商的虛擬接入網(wǎng)絡(luò )；也可以是按用戶(hù)體驗要求，動(dòng)態(tài)創(chuàng )建和刪除的虛擬網(wǎng)絡(luò )，如工業(yè)控制發(fā)生時(shí)要求的是低時(shí)延、小帶寬，VR發(fā)生時(shí)要求的是低抖動(dòng)、大帶寬。這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )切片要能跟隨需求發(fā)生的變化，快速通過(guò)SDN控制器分配匹配的網(wǎng)絡(luò )資源。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )切片，物理的接入網(wǎng)可以被多個(gè)虛擬接入網(wǎng)共享，達成資源的充分利用，而不用為每種使用場(chǎng)景建設獨立的網(wǎng)絡(luò )。

網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化：VNF，純軟件功能模塊，功能的開(kāi)發(fā)和驗證不依賴(lài)于專(zhuān)用的硬件平臺，實(shí)際運營(yíng)時(shí)的計算和存儲資源取自于x86等虛擬化平臺，網(wǎng)絡(luò )資源可以取自直接的物理網(wǎng)絡(luò )連接，這時(shí)網(wǎng)絡(luò )的流量需要導入該功能模塊處理；也可以是從SDN獲取的物理網(wǎng)絡(luò )的鏡像，通過(guò)SDN去驅動(dòng)實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò )，實(shí)際的用戶(hù)流量可以不經(jīng)過(guò)VNF。

如圖3所示，接入網(wǎng)虛擬化主要部件包括VNF（網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化）、NFVI平臺、物理轉發(fā)設備（pOLT、各種硬件網(wǎng)關(guān)）、接入域和DC域的SDN控制器、EMS網(wǎng)管等。

網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化的VNF部件包括vOLT、vBNG、vCPE等，分別從原來(lái)的物理OLT、BNG、CPE分離出控制面、管理面的軟件功能。

VNF運行需要的NFVI平臺由IaaS或PaaS平臺提供，該平臺完成物理的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )資源的虛擬化。受NFVI控制的物理轉發(fā)設備包括分布式的OLT轉發(fā)設備、集中式的NFVI-GW轉發(fā)池和數據中心內的Overlay網(wǎng)絡(luò )。

SDN控制器至少包括vDC控制器和AN控制器。和計算、存儲資源集中在數據中心的情況不同，網(wǎng)絡(luò )資源除了集中在數據中心的DC網(wǎng)絡(luò )，還有很多網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和鏈路是在數據中心外的，vDC控制器虛擬化數據中心內部的Overlay網(wǎng)絡(luò )，AN控制器虛擬化用戶(hù)到NFVI的接入網(wǎng)絡(luò )。各種VNF通過(guò)SDN控制器來(lái)控制網(wǎng)絡(luò )流量的走向。
EMS配置和虛擬化無(wú)關(guān)的部分，如實(shí)際的物理節點(diǎn)和鏈路，這些配置基本是半永久的，一般不會(huì )變化，和上層業(yè)務(wù)的編排基本沒(méi)有關(guān)系。

此外，接入網(wǎng)虛擬化時(shí)，也需要考慮和傳統網(wǎng)絡(luò )的關(guān)系，比如和傳統BNG的協(xié)同，就有下面這些選項，運營(yíng)商在部署時(shí)需要根據自己的情況考慮。

●NFVI作為傳統BNG的輔助

IP session和用戶(hù)管理仍由BNG完成，BNG分流IP session中特定的流量到NFVI的業(yè)務(wù)鏈去實(shí)現增值業(yè)務(wù)的處理。受業(yè)務(wù)處理順序的影響，vCPE等業(yè)務(wù)鏈處理完以后，可能還需要從NFVI再連接到BNG，傳統BNG不受NFVI控制，所以有時(shí)流量走向會(huì )比較復雜。

●NFVI從BNG分流一部分用戶(hù)（推薦作為BNG向vBNG的過(guò)渡階段）

存量用戶(hù)或沒(méi)有VNF業(yè)務(wù)鏈需求的用戶(hù)的IP session和用戶(hù)管理由老的BNG完成；新增用戶(hù)的IP session和用戶(hù)管理完全導入NFVI，對這部分用戶(hù)NFVI有完全的控制，vCPE和vBNG等VNF的轉發(fā)池之間的連接由SDN控制器統一控制。

●NFVI用轉發(fā)池+vBNG完全取代BNG（適合沒(méi)有傳統BNG、沒(méi)有PPPoE連接的運營(yíng)商）

接入設備OLT作為分布式的物理轉發(fā)池，處理大流量；各種NFVI內的轉發(fā)池可以由NFVI-GW，或另外設置專(zhuān)門(mén)的硬件網(wǎng)關(guān)來(lái)承擔，作為集中式的物理轉發(fā)池，在數據中心轉發(fā)各種需要發(fā)起VNF業(yè)務(wù)鏈的定制流量。

借助SDN和NFV技術(shù)，我們正在打造一個(gè)更敏捷的、隨需而動(dòng)的接入網(wǎng)。數據中心技術(shù)的逐步成熟，是接入網(wǎng)虛擬化的一個(gè)大背景。網(wǎng)絡(luò )的控制和管理功能可以借助于計算和存儲資源的虛擬化，不必再完全依賴(lài)專(zhuān)用設備的有限能力。SDN技術(shù)可以幫助網(wǎng)絡(luò )虛擬化從數據中心內向數據中心外擴展。雖然越來(lái)越多的流量會(huì )發(fā)生在東西向的數據中心內或數據中心之間，但仍需要一個(gè)受控的接入網(wǎng)將南北向的流量按需地分發(fā)到各數據中心和傳統的Internet，供各種業(yè)務(wù)軟件靈活地使用。