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接入网NFV的典型应用:多业务多租户

发布时间:2018-08-29  作者:刁渊炯(中兴通讯)  阅读量:

多业务和多租户,接入网的新需求

在整个光接入网络OAN(Optical Access Network)中,对于运营商来说,光分配网络ODN(Optical Distribution Network)是关键资源和重要资产。运营商除了在现有ODN的覆盖区域内积极推进FTTH家庭宽带业务之外,还积极拓展多种业务接入,探索网络租用/分享等新商业模式,以期增加收入、缩短投资回报周期。

接入网的多业务场景,是指某个接入网络同时提供多种业务的接入,即多种业务共享同一个接入网络。运营商使用同一个接入网运营多种类型的业务,并且提供差异化的服务保障。典型的固网多业务场景有家庭宽带、政企等业务。典型的5G多业务有eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(大连接物联网)、uRLLC(高可靠低时延) 三大类业务场景。

接入网的多租户共享,是指某个接入网络同时面向多个运营商提供服务,即多个运营商共享同一个接入网络。其中,拥有接入网络的运营商,叫做基础架构运营商(InP,Infrastructure Provider);租用接入网络进行业务运营的运营商,叫做虚拟网络运营商(VNO,Virtual Network Operator)。基础运营商按照商业合同约定,对接入网进行逻辑分拆,将指定范围的接入网资源交付给虚拟运营商进行独立运营。

多业务和多租户可以理解成接入网两个维度上的共享:多业务为水平维度,接入网被不同业务分享;多租户为垂直维度,接入网被不同运营者分享。多业务和多租户这两个维度可以同时存在,例如雄安新区计划建设一个公共接入网,该接入网可以被中国联通、中国移动、中国电信等三大运营商共享;同时,每个运营商经营多种业务,如家庭宽带业务、基站回程、企业专线等。

在多业务和多租户共存的复杂接入网分享场景下,不同的虚拟运营商面向各自所辖用户提供满足其签约SLA(Service Level Agreement)的业务。接入网需要面向多个虚拟运营商支持并发独立管理,同时也需要面向不同业务提供所需的差异化服务保障。基础运营商需要考虑和规划接入网的网络架构演进,选择合适的新一代光接入解决方案,才能便捷实现光接入网的多业务接入以及多租户共享。

NFV的引入

NFV具备提供网络功能即服务(NFaaS,Network Function as a Service)的能力,因此接入网引入NFV可以解决多业务多租户的复杂接入网分享场景下,用户、虚拟网络运营商、基础架构运营商等不同角色的网络功能需求。

NFV(Network Function Virtualization),顾名思义是网络功能的虚拟化实现。NFV的思路是,针对当前的网络设备多数属于专有设备或专有硬件且存在厂家少、价格昂贵、扩展不易等缺点,考虑通过功能分析、逻辑拆分、NF(Network Function)模块设定、NF模块功能定义、NF模块接口定义、NF模块开发等技术手段,使用运行在通用商业硬件(COTS,Commercial Off The Shelf)上的一个或多个虚拟网络功能(VNF,Virtual Network Function)来等效实现网络功能,甚至可以使用通用商业硬件COTS+VNF来彻底代替部分类型的专有网络设备/专有网络硬件。
NFV实现了网络功能与专有设备的解耦。运营商选择网络设备拥有更大的选择范围和灵活性,除了刀片服务器、存储等通用商业硬件,VNF的功能软件甚至可以由运营商自行开发实现特定的业务管控功能,向用户提供差异化业务。

为了满足多业务多租户的接入网分享应用场景,新一代光接入解决方案需要具备以下能力:

● 随选的网络连接功能,方便控制最终用户和VNF之间的网络连接;
● 接入网VNF即服务的能力,方便虚拟网络运营商按需定制;
● 提供NFVI基础设施,满足虚拟网络运营商自己开发VNF的需求。

TITAN,满足接入网多业务多租户应用
 
中兴通讯TITAN作为支持NFV演进的新一代OLT设备,可以满足接入网分享场景下的多业务多租户应用。

TITAN方案的NFV部署策略遵循BBF TR-384标准《云化中心机房的参考结构框架(Cloud Central Office Reference Architectural Framework)》:部分实时性要求高的业务管控功能,如GPON的PLOAM、DBA调度,以太网的LACP、xSTP、OAM等功能将封装成物理网络功能(PNF,Physical Network Function),保留在TITAN中;其他的管理控制功能可以由客户来灵活选择是部署在云端的虚拟网络功能(VNF,Virtual Network Function)还是部署在物理设备的PNF(见图1)。



TITAN方案针对接入网分享应用场景的亮点是将物理资源的抽象、数据建模、资源映射放在云端的通用计算和存储资源上实现。这部分功能主要在ElasticNet UME  R20(UME,Unified Management Expert)产品中实现。UME运行在云端,分为上下两层,南向(下层)实现物理资源的映射,北向(上层)实现虚拟资源的抽象。

在UME的物理资源映射层,UME为每个物理OLT建立起1:1的pAN(per Access Network)数据节点,并且使用独立的数据库来存储每个pAN的静态配置和动态状态信息,从而可以支持物理接入设备的离线配置功能。UME的物理资源映射层内可以创建多个物理资源管控模块实例;每个物理资源管控模块实例可以同时管控多个多类pAN实体,比如对应C610、C650、C600等多种型号OLT,设备的软硬件特性将在对应的pAN数据模型中体现。另外,UME可以支持将彼此间存在物理连接的多个pAN设备模拟成1个pAN设备,实现多虚一的集群管控。

在UME的虚拟资源抽象层,UME按多业务多租户场景的业务需求,对相关pAN数据节点提取接入网分享业务数据模型相关的数据节点实例,比如逻辑以太网子接口、转发实例、TM特性(调度、限速)、PM特性(统计)、告警等,忽略接入网分享业务数据模型所不关心的信息或特性,如电源、风扇、线卡等,按需进行资源组合,创建一个逻辑接入设备实体,确定数据映射关联,建起相应的vAN数据节点。UME可以按某种业务类型或某个虚拟运营商、某个虚拟运营商的某种业务进行资源组合。UME同样使用独立的数据库来存储每个vAN数据节点,支持逻辑接入设备的离线配置。与pAN相比,vAN的数据模型更侧重于业务描述。例如, OLT设备的vAN通常采用一个以太网二层交换设备模型,L1接口(如PON口)的相关特性则会保留在pAN中处理。

UME在处理由各自数据节点代表的逻辑设备vAN和物理设备pAN之间的抽象映射时,支持pAN和vAN间的能力适配和能力耦合。例如物理设备所能支持的资源隔离级别会影响vAN的配置方式/能力。如OLT设备C300可以支持VLAN、VRF等转发实例的隔离,但不支持报文缓存、MAC地址表的隔离。在UME中,C300的pAN数据节点中将展示这种能力,同时UME在管理涉及同一个C300 pAN的多个vAN节点时会根据pAN的这个能力维持vAN间的逻辑资源不会产生冲突(例如地址隔离/地址仲裁)。

TITAN的NFV方案具备以下特点:

● UME的虚拟资源抽象层对外提供针对虚拟接入设备的可编程接口(例如面向虚拟运营商VNO);
● UME的物理资源映射层对外提供针对物理接入设备的管控接口,支持通过厂家提供的插件管理其他厂家的接入设备;
● UME支持物理设备和逻辑设备间的多种抽象映射,例如可以一虚多(一个物理设备被分拆成多个逻辑设备)的切片模式、多虚一(多个物理设备合并成一个逻辑设备)的扩展模式;
● UME的部署基于使用商业计算和存储资源的网络功能虚拟化架构,适应虚机/容器等各种虚拟化技术,采用微服务方式来支持UME内不同管理控制功能不同实例的独立演进和弹性扩展。

中兴通讯的NFV方案,探索了从单一的FTTH场景向多业务、多租户场景的发展之路,满足客户、虚拟运营商、基础网络运营商按各自的角色分工来定义自己的VNF并构建自己的虚拟接入网的需求,最终实现多业务、多租户共享接入网基础设施。

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