網(wǎng)絡虛擬化進程勢不可擋

網(wǎng)絡虛擬化進程勢不可擋

虛擬化技術(shù)使網(wǎng)絡業(yè)務的商業(yè)價值從專用硬件設備提供的服務快速向軟件提供的服務轉(zhuǎn)移。互聯(lián)網(wǎng)公司是虛擬化技術(shù)的獲益者，他們的業(yè)務開發(fā)和運營，已經(jīng)從租用傳統(tǒng)IDC數(shù)據(jù)中心的物理服務器，進入到計算、存儲、DC內(nèi)網(wǎng)都虛擬化的IaaS（Infrastructure as a Service）的階段。更進一步，會向整合開發(fā)、運營的PaaS（Platform as a Service）階段演進，這時業(yè)務迭代和上線的速度會更快，整合合作伙伴的生態(tài)系統(tǒng)也會更強大。

而傳統(tǒng)運營商，當前還完全通過專用設備提供的私有API（應用程序接口）或網(wǎng)管接口來運營語音、IPTV、高速上網(wǎng)、企業(yè)VPN等業(yè)務；其自身的IT系統(tǒng)，如B/OSS，大部分也還是運行在IDC的物理服務器上，集約化程度低。

終端用戶的需求是多變和個性化的，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)造了價值。而運營商自營的語音和IPTV業(yè)務的價值被OTT業(yè)務削弱。運營商管道流量和連接數(shù)快速增長，收入?yún)s沒有顯著增加。

在虛擬化進程上的落后，使得運營商在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的商業(yè)價值攫取上處于不利地位。即使運營商希望和互聯(lián)網(wǎng)公司取得雙贏，運營商的響應速度也需要跟上互聯(lián)網(wǎng)公司和終端用戶業(yè)務變化的速度。加速網(wǎng)絡虛擬化進程，對運營商來說刻不容緩。

CO重構(gòu)，增強虛擬化能力

在挑戰(zhàn)面前，運營商有兩種選擇，要么淪為簡單的盲管道，要么進化為隨需而動的智能管道。盲管道架構(gòu)如圖1所示，運營商僅能獲得普遍的Internet連接的收入。在盲管道內(nèi)，運營商無法預知用戶體驗需求的變化，無法滿足網(wǎng)絡隨需定制的需求，比如：大部分時間“盡力而為”的管道可以滿足上網(wǎng)需求，但偶爾轉(zhuǎn)向瀏覽視頻網(wǎng)站時，就需要加大帶寬；大部分時間視頻網(wǎng)站通過單播的方式向用戶推送視頻，但某些重大賽事時，定制一個組播網(wǎng)絡，更能保證用戶的體驗。

智能管道架構(gòu)如圖2所示。要獲取更多價值，運營商需要建立PaaS為核心的可快速編排的網(wǎng)絡來應對挑戰(zhàn)。當前主流的基礎(chǔ)運營商都已經(jīng)接受ETSI提出的NFV的網(wǎng)絡功能虛擬化設想，計劃建設云化的數(shù)據(jù)中心作為NFVI（NFV infrastructure）。基于PaaS平臺的數(shù)據(jù)中心，可以類比為高速公路沿線的服務區(qū)，基于此，運營商可以隨時為各種途經(jīng)的流量提供差異化的服務。

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

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

SDN技術(shù)有助于虛擬化的實現(xiàn)。SDN技術(shù)的控制、轉(zhuǎn)發(fā)分離幫助軟件功能從專用硬件中脫離出來。即使分布在數(shù)據(jù)中心外的物理網(wǎng)絡資源，通過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(tǒng)的VPN專網(wǎng)不同。傳統(tǒng)的VPN，無法為自己提供一個虛擬化的鏡像，不對上層應用提供全局的網(wǎng)絡視圖。SDN控制下的網(wǎng)絡，可以為上層應用提供網(wǎng)絡的全局鏡像，允許上層應用定制自己的網(wǎng)絡連接。

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)絡虛擬化和網(wǎng)絡功能虛擬化兩個方面。網(wǎng)絡虛擬化：實現(xiàn)接入網(wǎng)絡的切片，每個切片都是一個定制的虛擬網(wǎng)絡：可以是預配置的、生命周期較長的網(wǎng)絡，如基礎(chǔ)運營商批發(fā)給虛擬運營商的虛擬接入網(wǎng)絡；也可以是按用戶體驗要求，動態(tài)創(chuàng)建和刪除的虛擬網(wǎng)絡，如工業(yè)控制發(fā)生時要求的是低時延、小帶寬，VR發(fā)生時要求的是低抖動、大帶寬。這類網(wǎng)絡切片要能跟隨需求發(fā)生的變化，快速通過SDN控制器分配匹配的網(wǎng)絡資源。通過網(wǎng)絡切片，物理的接入網(wǎng)可以被多個虛擬接入網(wǎng)共享，達成資源的充分利用，而不用為每種使用場景建設獨立的網(wǎng)絡。

網(wǎng)絡功能虛擬化：VNF，純軟件功能模塊，功能的開發(fā)和驗證不依賴于專用的硬件平臺，實際運營時的計算和存儲資源取自于x86等虛擬化平臺，網(wǎng)絡資源可以取自直接的物理網(wǎng)絡連接，這時網(wǎng)絡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)絡的鏡像，通過SDN去驅(qū)動實際的物理網(wǎng)絡，實際的用戶流量可以不經(jīng)過VNF。

如圖3所示，接入網(wǎng)虛擬化主要部件包括VNF（網(wǎng)絡功能虛擬化）、NFVI平臺、物理轉(zhuǎn)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)絡功能虛擬化的VNF部件包括vOLT、vBNG、vCPE等，分別從原來的物理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)絡資源的虛擬化。受NFVI控制的物理轉(zhuǎn)發(fā)設備包括分布式的OLT轉(zhuǎn)發(fā)設備、集中式的NFVI-GW轉(zhuǎn)發(fā)池和數(shù)據(jù)中心內(nèi)的Overlay網(wǎng)絡。

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(shù)據(jù)中心的情況不同，網(wǎng)絡資源除了集中在數(shù)據(jù)中心的DC網(wǎng)絡，還有很多網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路是在數(shù)據(jù)中心外的，vDC控制器虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的Overlay網(wǎng)絡，AN控制器虛擬化用戶到NFVI的接入網(wǎng)絡。各種VNF通過SDN控制器來控制網(wǎng)絡流量的走向。
EMS配置和虛擬化無關(guān)的部分，如實際的物理節(jié)點和鏈路，這些配置基本是半永久的，一般不會變化，和上層業(yè)務的編排基本沒有關(guān)系。

此外，接入網(wǎng)虛擬化時，也需要考慮和傳統(tǒng)網(wǎng)絡的關(guān)系，比如和傳統(tǒng)BNG的協(xié)同，就有下面這些選項，運營商在部署時需要根據(jù)自己的情況考慮。

●NFVI作為傳統(tǒng)BNG的輔助

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

●NFVI從BNG分流一部分用戶（推薦作為BNG向vBNG的過渡階段）

存量用戶或沒有VNF業(yè)務鏈需求的用戶的IP session和用戶管理由老的BNG完成；新增用戶的IP session和用戶管理完全導入NFVI，對這部分用戶NFVI有完全的控制，vCPE和vBNG等VNF的轉(zhuǎn)發(fā)池之間的連接由SDN控制器統(tǒng)一控制。

●NFVI用轉(zhuǎn)發(fā)池+vBNG完全取代BNG（適合沒有傳統(tǒng)BNG、沒有PPPoE連接的運營商）

接入設備OLT作為分布式的物理轉(zhuǎn)發(fā)池，處理大流量；各種NFVI內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)池可以由NFVI-GW，或另外設置專門的硬件網(wǎng)關(guān)來承擔，作為集中式的物理轉(zhuǎn)發(fā)池，在數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)發(fā)各種需要發(fā)起VNF業(yè)務鏈的定制流量。

借助SDN和NFV技術(shù)，我們正在打造一個更敏捷的、隨需而動的接入網(wǎng)。數(shù)據(jù)中心技術(shù)的逐步成熟，是接入網(wǎng)虛擬化的一個大背景。網(wǎng)絡的控制和管理功能可以借助于計算和存儲資源的虛擬化，不必再完全依賴專用設備的有限能力。SDN技術(shù)可以幫助網(wǎng)絡虛擬化從數(shù)據(jù)中心內(nèi)向數(shù)據(jù)中心外擴展。雖然越來越多的流量會發(fā)生在東西向的數(shù)據(jù)中心內(nèi)或數(shù)據(jù)中心之間，但仍需要一個受控的接入網(wǎng)將南北向的流量按需地分發(fā)到各數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)的Internet，供各種業(yè)務軟件靈活地使用。