vBRAS,构筑美好虚拟化之路

发布时间:2018-09-27  作者:花荣荣,洪先进(中兴通讯)  阅读量:

传统BRAS制约运营商新业务发展


BRAS设备位于城域网边缘,在物理位置上是宽带接入网和城域骨干网的衔接点,在功能上是用户通过固网接入实现各种宽带和数据业务的门户,是控制用户宽带业务的策略执行点。

BRAS兼顾计算和转发两种核心要素,不仅要提供强大的协议处理能力,还要满足日益增长的流量转发需求。近年来,NFV技术成为行业热点,但是BRAS做不做虚拟化,如何做虚拟化,需要分析虚拟化会给运营商带来哪些利益,同时如何满足未来新业务的发展。BRAS的虚拟化,不能简单为了虚拟化而虚拟化。对于新的设备形态主要的推动力不是技术,而是业务。

目前,传统BRAS最大的痛点在于资源无法共享,管理分散、运维复杂,新业务TTM(Time to the Market)周期长。

● 资源无法共享

控制与转发强耦合,控制面受单CPU能力限制导致单设备/板卡只能承载有限的会话数,经常需要扩容;但转发面NP处理能力按照摩尔定律增长,从而出现转发面轻载,资源浪费。 每台设备都是一个独立的三层网元,每台设备用户地址都需要事前独立规划好,设备之间不能动态共享,必须靠手工进行调整。 设备分散分布,站点差异大,每台设备业务量不均,站点之间无法进行业务分担和备份,无法解决业务潮汐问题。

● 管理分散,运维复杂

每台设备网络独立、控制面独立,必须独立配置、独立升级,网络KPI统计困难,随着设备进一步下沉,运维已经不堪重负。

● 新业务TTM周期长

传统BRAS采用封闭的软件和硬件,软件与硬件紧耦合,控制面与转发面紧耦合,导致新需求支持困难。哪怕仅仅是控制面的需求变更也必须逐台进行软件版本升级。一个新业务需求,从提出到开通上线,通常需要半年甚至更长时间。

综上,传统BRAS严重制约了运营商网络转型及新型业务的蓬勃发展,收益剪刀差日益突出。

转控分离架构成vBRAS发展主要方向

在此背景下,目前业内逐步形成了三种主流vBRAS解决方案(见图1):转控一体化架构、软件转控分离架构、硬件转控分离架构。


方案一只是简单地将传统BRAS软件移植到X86 VM上,仍然采用转发、控制合一的架构,传统设备的痛点依然存在。同时在当前X86服务器转发能力比较弱的情况下,成本与传统BRAS相比也不存在优势,并不会给运营商带来利益。

因此,BRAS虚拟化必须进行架构上的变化,方案二和方案三应该是今后vBRAS的主要发展方向,且两种方案结合满足不同场景的需要。

通过转控分离技术实现控制面和转发面解耦(见图2),其核心思想包括:


● 用户接入信令、用户管理、AAA等需要强计算的模块移植到X86服务器;

● 高性能报文转发、强CT业务特性采用高性能NP/ASIC承载;对小流量弱CT特性业务也可采用通用X86承载;

● C/U之间充分解耦,推动接口的标准化,不同转发池共享统一控制面。

目前C/U转控分离架构vBRAS已经被业界广泛认可,并被产业联盟写进了技术白皮书,成为事实上的标准。该架构完美解决了传统BRAS面临的诸多痛点:控制面集中云化提供强大的计算资源,打破了传统BRAS设备上单CPU的资源限制,使硬件转发池在同等条件下支持的用户会话数得到5~10倍的提升;控制面集中管理IP地址,按需分配到转发池,IP地址的使用效率提升30%以上;业务配置只需在控制面统一配置,集中下发策略至所有转发面,70%以上的需求只需要控制面进行软件升级即可,业务部署周期从数月缩短到数周水平。

vBRAS满足未来5G业务发展需求

未来城域网需要满足大视频、5G承载、物联网、随选专线等业务的需求,对网络提出了更高带宽、更低时延、极高可靠性、智能运维等要求。BRAS作为城域网业务控制层核心设备,架构上需要具备更好的弹性、更加易于开放的接口以及AI演进能力。

5G业务的高带宽、低时延、高并发的特点,要求5G的数据网关进一步下沉,FMC成为可能,从而也要求BRAS设备必须向C/U分离进行演进。万物互联使得网络中的节点及设备数量成指数级上升,海量设备必须做到集中自动化管控,这就要求BRAS设备支持千万级以上的会话接入和管理。BRAS实现C/U转控分离之后,控制面利用X86云计算技术可以很好地满足该需求。

互联网新型业务和海量会话也对系统的可靠性提出了更高的要求。目前单vBRAS系统内所有组件均为冗余设计,最大程度提升了单一DC内的可靠性。但这还远远不够,单一DC的故障,例如自然灾害、断电,无法完全避免,因此跨DC备份成为必选项。目前跨DC备份主要有热备和冷备两种解决方案:热备份需要进行DC间用户数据的实时同步,在DC发生故障时,用户无需重新拨号,保证业务中断时间在毫秒级别;冷备份不需要进行DC间的用户数据同步,对系统额外开销较小,但在DC发生故障时,会话需要重新拨号,可以保证在网络中断后用户还可以重新连接网络。从增加用户体验提升用户黏度出发,建议部署跨DC热备,实现故障发生时用户无感知。

早在2016年初,中兴通讯推出的ZXR10 V6000 vBRAS就已经采用C/U转控分离的架构,目前单系统控制面可以支持2000万会话并发、200台以上转发器并行接入,接入和表项下发速率均在万以上每秒,并支持自动扩缩容、池化组网及跨DC热备份等技术。目前在中国移动等国内运营商以及海外部分国家均完成应用和试点,累计项目超过20多个。

随着新业务及技术的驱动,vBRAS控制面需要继续向微服务演进,灵活支持第三方应用和服务;转发面需要继续向通用化演进。作为城域网虚拟化的突破口,vBRAS引领着网络虚拟化发展的方向。未来演进之路还很长,中兴通讯将与业内更多的厂商和上下游伙伴一起加强合作,共筑美好的网络虚拟化之路。

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