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)價值從專用硬件設(shè)備提供的服務(wù)快速向軟件提供的服務(wù)轉(zhuǎn)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)開發(fā)和運(yùn)營，已經(jīng)從租用傳統(tǒng)IDC數(shù)據(jù)中心的物理服務(wù)器，進(jìn)入到計(jì)算、存儲、DC內(nèi)網(wǎng)都虛擬化的IaaS（Infrastructure as a Service）的階段。更進(jìn)一步，會向整合開發(fā)、運(yùn)營的PaaS（Platform as a Service）階段演進(jìn)，這時業(yè)務(wù)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(qiáng)大。

而傳統(tǒng)運(yùn)營商，當(dāng)前還完全通過專用設(shè)備提供的私有API（應(yīng)用程序接口）或網(wǎng)管接口來運(yùn)營語音、IPTV、高速上網(wǎng)、企業(yè)VPN等業(yè)務(wù)；其自身的IT系統(tǒng)，如B/OSS，大部分也還是運(yùn)行在IDC的物理服務(wù)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(dǎo)入了云端，這些連接為互聯(lián)網(wǎng)公司創(chuàng)造了價值。而運(yùn)營商自營的語音和IPTV業(yè)務(wù)的價值被OTT業(yè)務(wù)削弱。運(yùn)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(jìn)程上的落后，使得運(yùn)營商在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的商業(yè)價值攫取上處于不利地位。即使運(yùn)營商希望和互聯(lián)網(wǎng)公司取得雙贏，運(yùn)營商的響應(yīng)速度也需要跟上互聯(lián)網(wǎng)公司和終端用戶業(yè)務(wù)變化的速度。加速網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程，對運(yùn)營商來說刻不容緩。

CO重構(gòu)，增強(qiáng)虛擬化能力

在挑戰(zhàn)面前，運(yùn)營商有兩種選擇，要么淪為簡單的盲管道，要么進(jìn)化為隨需而動的智能管道。盲管道架構(gòu)如圖1所示，運(yùn)營商僅能獲得普遍的Internet連接的收入。在盲管道內(nèi)，運(yùn)營商無法預(yù)知用戶體驗(yàn)需求的變化，無法滿足網(wǎng)絡(luò)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?yàn)g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(luò)，更能保證用戶的體驗(yàn)。

智能管道架構(gòu)如圖2所示。要獲取更多價值，運(yùn)營商需要建立PaaS為核心的可快速編排的網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)對挑戰(zhàn)。當(dāng)前主流的基礎(chǔ)運(yùn)營商都已經(jīng)接受ETSI提出的NFV的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化設(shè)想，計(jì)劃建設(shè)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(wù)區(qū)，基于此，運(yùn)營商可以隨時為各種途經(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(shù)據(jù)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(yùn)營商建立起網(wǎng)絡(luò)虛擬化的能力，當(dāng)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(yùn)營商提出網(wǎng)絡(luò)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(shí)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(luò)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(yīng)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(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)的全局鏡像，允許上層應(yīng)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)功能虛擬化兩個方面。網(wǎng)絡(luò)虛擬化：實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的切片，每個切片都是一個定制的虛擬網(wǎng)絡(luò)：可以是預(yù)配置的、生命周期較長的網(wǎng)絡(luò)，如基礎(chǔ)運(yùn)營商批發(fā)給虛擬運(yùn)營商的虛擬接入網(wǎng)絡(luò)；也可以是按用戶體驗(yàn)要求，動態(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(luò)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(luò)資源。通過網(wǎng)絡(luò)切片，物理的接入網(wǎng)可以被多個虛擬接入網(wǎng)共享，達(dá)成資源的充分利用，而不用為每種使用場景建設(shè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化：VNF，純軟件功能模塊，功能的開發(fā)和驗(yàn)證不依賴于專用的硬件平臺，實(shí)際運(yùn)營時的計(jì)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，這時網(wǎng)絡(luò)的流量需要導(dǎo)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SDN去驅(qū)動實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)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(luò)功能虛擬化）、NFVI平臺、物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)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，分別從原來的物理OLT、BNG、CPE分離出控制面、管理面的軟件功能。

VNF運(yùn)行需要的NFVI平臺由IaaS或PaaS平臺提供，該平臺完成物理的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化。受NFVI控制的物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備包括分布式的OLT轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)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(luò)。

SDN控制器至少包括vDC控制器和AN控制器。和計(jì)算、存儲資源集中在數(shù)據(jù)中心的情況不同，網(wǎng)絡(luò)資源除了集中在數(shù)據(jù)中心的DC網(wǎng)絡(luò)，還有很多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(luò)，AN控制器虛擬化用戶到NFVI的接入網(wǎng)絡(luò)。各種VNF通過SDN控制器來控制網(wǎng)絡(luò)流量的走向。
EMS配置和虛擬化無關(guān)的部分，如實(shí)際的物理節(jié)點(diǎn)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(wù)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(luò)的關(guān)系，比如和傳統(tǒng)BNG的協(xié)同，就有下面這些選項(xiàng)，運(yùn)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(wù)鏈去實(shí)現(xiàn)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(tǒng)BNG不受NFVI控制，所以有時流量走向會比較復(fù)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(wù)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(dǎo)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(yùn)營商）

接入設(shè)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(shè)置專門的硬件網(wǎng)關(guān)來承擔(dān)，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(wù)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(luò)的控制和管理功能可以借助于計(jì)算和存儲資源的虛擬化，不必再完全依賴專用設(shè)備的有限能力。SDN技術(shù)可以幫助網(wǎng)絡(luò)虛擬化從數(shù)據(jù)中心內(nèi)向數(shù)據(jù)中心外擴(kuò)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(wù)軟件靈活地使用。