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中國移動研究院開展七大場景測試，vBRAS設備仍有提升空間

責任編輯：editor007 |來源：企業網D1Net 2016-10-24 17:25:48 本文摘自：《新運營》

近年來，隨著移動互聯網技術的飛速發展，云計算、虛擬化、大數據等技術在信息化領域方興未艾，基礎網絡業務部署慢、缺乏靈活性、網絡規模受限、專用設備封閉等問題也日益凸顯。為了適應互聯網業務的發展并積極應對市場競爭壓力，相對固化和封閉的運營商基礎網絡需要向虛擬化、智能化轉型。

城域網現實挑戰日益嚴峻

城域網泛指城市范圍內提供各種信息服務業務的網絡，運營商城域網的網絡服務提供點（PoP）是提供網絡服務的入口，將家庭寬帶、企業互聯網訪問等流量連接到互聯網。傳統城域網PoP點由寬帶接入服務器（BRAS）、業務路由器（SR）、城域網匯聚交換機等數通設備組成，提供多種業務在城域內的互聯和接入，并且保證業務的安全性和服務質量。

在傳統城域網絡中，數通設備成本高昂，能力和位置固定，存在控制和轉發能力不匹配、擴展性較差、管理運維難度大、資源利用率不均衡、擴容成本高昂等問題，難以滿足快速、靈活、彈性的互聯網業務發展需求。

就城域網業務控制層設備BRAS而言，目前主要存在以下3方面問題。

·業務備份能力差

BRAS部署在網絡邊緣，不易做備份，為減小故障的影響面，通常單臺設備只帶少部分用戶，導致BRAS的平均利用率不高，同時BRAS出現故障后無法自動實現切換，也增加了維護壓力。

·業務靈活性差

BRAS設備硬件獨立、擴展性較差，設備能力提升需要通過硬件的更新換代來實現，無法實現平滑擴容；實際擴容受限于槽位數和板卡的能力，擴容成本高；異廠家BRAS設備完全不兼容，同廠家不同平臺的BRAS設備也不兼容，擴容限制條件較多；新業務開通周期長、支持能力較弱，比如在BRAS上支持NAT等增值業務，需要增加額外的硬件板卡。

·設備分散，無法池化

BRAS/SR在網絡中的位置逐漸下移，部署分散、設備數量眾多、資源分配不均存在浪費，不利于集約化管理。而且每一個BRAS設備都是獨立的系統，實際使用中需要對每臺BRAS單獨配置大量而復雜的用戶策略，缺乏統一管理控制平臺，管理運維復雜。

為了應對互聯網業務需求，逐步解決基礎網絡問題，城域網智能化和虛擬化的轉型需求越來越迫切，SDN和NFV技術作為城域網支撐轉型的關鍵技術，成為網絡革新的關鍵。

城域網需轉向虛擬化、智能化

NFV技術引入城域網后，城域網的專用設備可以采用“通用x86服務器+功能軟件”實現虛擬化，比如在服務器虛擬機上運行相應的軟件模塊來實現BRAS等專用設備功能。采用虛擬化的設備替代專用物理硬件設備，部署靈活方便，只需要在通用的硬件設備上部署軟件模塊，而且虛擬設備集中池化部署可以構建資源池，實現資源的集中控制和管理調度；在業務能力方面，利用軟件的優勢，通過添加增值業務模塊就可以實現新業務的快速引入。

SDN技術引入城域網可實現轉發和控制分離，虛擬轉發設備只負責數據包的轉發，控制和管理則統一通過虛擬網元設備的管理軟件（VNFM）進行，實現虛擬網元設備的自動部署和統一的配置加載。通過實時監控網絡以及資源使用情況，集中控制和調度資源，還可以實現資源彈性共享和彈性伸縮，從而實現業務的靈活編排和自動運維。

從網絡架構發展方面來看，城域網的虛擬化轉型需要逐步演進。城域網的虛擬化主要是網絡中專用設備的硬件和軟件解耦，采用通用的x86服務器、存儲、交換設備和功能軟件代替原有軟硬件一體的專用設備。

vBRAS商用產品架構主要有3種

當前專用城域網網元設備虛擬化的轉發面與控制面分離的實現方式已經基本清晰，但是由于產業進度不一致以及相關標準化工作不成熟，虛擬化架構未能統一。就BRAS設備而言，虛擬化后功能模塊可分為管理模塊、控制模塊和轉發模塊，由于廠家設計方案的差異，目前vBRAS商用產品的架構主要有以下3種。

·架構1為獨立的VNFM和控制轉發一體化模塊；

·架構2為VNFM、控制模塊和轉發模塊三者獨立；

·架構3為獨立的VNFM和控制模塊，轉發模塊借助于硬件設備實現。

當前vBRAS的3種架構在一定程度上實現了網元功能的虛擬化，但是這種虛擬化具有一定的局限性，如vBRAS在一定程度上仍然可以視為封閉系統，獨立的VNFM管理模塊由于接口和協議的限制，被單廠家綁定，喪失了軟件特有的靈活性和開放性，也不利于遠期vBRAS資源池化實現；架構1中控制和轉發層面仍然是一體化設計，并未實現轉控分離,不利于與SDN技術的融合；架構2和3雖然實現了轉控分離，但是架構2中控制面和轉發面的擴展必須成對進行；架構3中的轉發面仍是用硬件設備實現，因此在彈性擴縮容方面缺乏靈活性。

從遠期看，隨著城域網網元虛擬化的不斷演進，vBRAS應該形成統一的標準架構。多廠家vBRAS資源形成大資源池，資源池中每個vBRAS控制模塊和轉發模塊分離，控制模塊向上采用標準的協議和接口對接管理模塊，vBRAS資源池受VNFM管理模塊的集中控制、統一管理和靈活調度，控制模塊與轉發模塊可分別按需實現彈性擴縮容，保證資源池的高可靠性和擴展性。城域網設備BRAS虛擬化的近期和遠期架構如圖1所示。

　　圖1 城域網設備BRAS虛擬化的近期和遠期架構

將城域網的虛擬網元設備運用到實際網絡的過程中，還需要結合SDN技術，進一步實現城域網的智能化發展。虛擬網元的資源池化管理和調度以及擴展性和靈活性的體現離不開應用平臺和控制器的控制管理。

在實際部署中，城域網部署vBRAS設備或者是資源池，其管理平臺還需要部署集中控制和管理平臺，包括城域網PoP點應用平臺APP、SDN控制器和VNFM。基于SDN和NFV技術的城域網架構可以實現vBRAS等資源的自動開通和部署，對外可以在應用平臺上進行業務的創建和開通，底層映射到SDN控制器和虛擬網元管理模塊VNFM完成設備的部署和配置的自動加載。通過應用平臺集中監控城域網網絡和資源情況，可以實現vBRAS等資源的動態分流和彈性伸縮，對外可以在應用平臺上結合用戶指定的資源調度策略，底層映射到SDN控制器和虛擬網元管理模塊VNFM按需完成資源的增加或減少，以及業務流量的動態調整。借助于新型城域網架構，還可以實現一些特殊需求的增值業務，如基于應用平臺自動進行用戶和業務區分，提供智能提速等增值服務；利用vBRAS設備還可以實現個性Portal推送等定制化服務等。

另外，結合VxLAN等隧道技術，通過新增隧道接入點(VTEP)可以實現多區域跨點資源共享，從而形成大城域網的資源共享和統一調度。通過業務鏈技術，可以實現POP接入、防火墻、DPI、CDN等業務的靈活選擇和定制。引入SDN和NFV技術的新型城域網架構如圖2所示。

　　圖2 引入SDN和NFV技術的新型城域網架構

城域網轉型測試實踐

為了推動城域網虛擬化和智能化轉型，中國移動研究院對業界vBRAS產品進行了實驗室測試，推動了vBRAS產品功能完善與產品鏈成熟。測試圍繞基本路由功能、用戶接入功能、認證計費功能、QoS限速功能、VNFM管理功能、故障切換功能以及vBRAS產品性能等7個方面展開。

測試結果表明，vBRAS設備實現了傳統BRAS設備在用戶接入認證管理等方面的基本功能，基本可以滿足現網需求；單臺服務器的性能方面與傳統硬件設備相比仍有較大差異，但可以通過擴展方案提升整體系統性能的不足；各廠家設備在相同硬件平臺上的性能表現也有差異，主要受產品設計、平臺加速以及性能優化等技術的影響。

通過測試，我們發現vBRAS商用產品基本可以滿足現網需求，但在VNFM管理功能以及設備性能和可靠性方面仍需改進和完善。測試也顯露出，當前vBRAS產業鏈的現狀——中小廠家在vBRAS商用化方面進展較快；大廠家靈活性不足，vBRAS產品功能支持度較落后。

2015年中國移動已在部分省份進行了vBRAS現網測試，對vBRAS設備實際應用于現網進行了驗證。2016年中國移動將繼續推動vBRAS設備用于城域網，進一步進行方案驗證，驗證方案具體包括vBRAS代替傳統物理BRAS設備進行PoP點虛擬化，以及結合VxLAN技術進行跨PoP點的資源共享。

結合實際業務需求，我們發現vBRAS設備功能和性能方面仍有可以提高的空間，例如虛擬設備管理模塊VNFM僅具備基本管理控制功能，其他諸如業務信息展示等功能還有待完善；虛擬網元設備的高可用性需要增強，當前故障倒換時間高于基于雙機熱備的傳統專用設備；結合SDN技術實現虛擬網元的彈性伸縮自動化功能需要進一步完善。

vBRAS現網驗證方案如圖3所示。