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CORD助力營運商網絡重構的冷思考

cord代表着營運商網絡重構的一個重要方向,也是今後營運商需要着力實施的一個工作,但是目前業界在這方面的研究還隻是起步階段。

随着“網絡随選、彈性部署、快速配置”等行業技術發展趨勢的引領,國内外主流營運商紛紛開始以智能化為主要特征開展網絡轉型和重構,希望深化開源技術應用,積極引入sdn、nfv、雲等新興技術,建構簡潔、集約、靈活、開放的新一代網絡架構。國外主流營運商如at&t、verizon,國内營運商如中國電信、中國聯通和中國移動,都釋出了自己的網絡重構計劃。

在這些網絡重構計劃中,cord(center office re-architected as datacenter),網絡機房的dc化改造,已經是一個核心熱詞,諸如at&t的domain2.0計劃中就專門提到了這一點,國内營運商的網絡重構計劃中也紛紛提出了類似的設想和規劃。

at&t的cord從本意上說,是希望将營運商傳統端局(交換中心)轉變為類似雲服務提供商的資料中心,總體上達到降本增效的目标。

(1)降本:通過部署白牌sdn交換機、x86伺服器、開放olt刀片、open roadm刀片等開放化标準化硬體以及部署onos、openstack、xos等開源軟體等來避免廠商鎖定、降低成本。

(2)增效:利用sdn和nfv技術來降低opex,并能夠像google、facebook、 amazon等雲服務提供商那樣提供靈活的服務。

從具體應用場景上,cord大緻可分為3類:

(1) r(residential)-cord :面向家庭住宅場景

(2) m(mobile)-cord:面向4g/5g移動場景

(3) e(enterprise)-cord:面向政企使用者場景

在at&t網絡中,這3類場景的關系如圖1所示。

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圖1 at&t的cord典型場景

目前,at&t已經開展了一系列的cord研究和試驗(如圖2),如在接入網環境中試驗r-cord,具體來說就是将傳統接入網改造成sdn/nfv架構,其中的資料平面由白盒交換機和vnf處理。其網絡示意如圖2所示,該模式實作了cpe、彙聚交換機/bng和olt的3級解耦,以vcpe 、volt為中心,volt作為終端認證管理中心,基本上是純軟架構,颠覆了傳統光纖寬帶的接入網架構。

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圖2 at&t的r-cord場景

同時,at&t也考慮了資料中心dc的分層設定。其中,接入和資料業務部署在本地雲dc,控制面與cdn、vas部署在區域雲dc。

應該說,at&t提出的cord場景和構思,為我國營運商提供了很好的借鑒和參考。比如“轉發和控制分離,提升網絡軟體能力”,是傳統網絡裝置的演進方向;資料中心dc内部采用spine-leaf架構,實作内部無阻塞交換,是提升網絡能力支撐cord的基礎。

cord對現有co與dc的影響

在我國的營運商網絡中,co指的是網絡機房,主要放置專有網絡裝置和系統(軟硬體一體、垂直專業化裝置),因為不同專業化裝置和系統間的差異性,目前形成了大量專有封閉的電信機房。而dc主要包含了idc和雲dc兩類,idc是提供網際網路應用通路的資料中心,以提供實體資源和虛拟資源出租服務為主;雲dc主要是承載雲資源池,面向大規模資料彙聚、存儲、處理和管理需要的資料中心機房。這3者的差别如表1所示。

表1 我國營運商的co和dc現狀

業務及網絡承載定位

基礎設施部署特點

規模現狀

co

完全對内,采取專用硬體裝置、虛拟網元裝置(vims/vbras等) 。

傳統機房一般分4級部署;部分機房開展dc化改造,部署nfvi。

機樓近萬,機架過百萬。

雲dc

對外:公有雲/私有雲等(占比小)

對内:業務/應用/it/大資料等

采取“集團+大區+分省”部署;以虛拟化基礎設施為主,形成“一雲多池”

機房百餘個,機架近萬

idc

完全對外,面向網際網路行業為主,機架及帶寬出租為重點。

采取“集團+省”部署,以通用化基礎設施為主(實體出租)。

機房數百個,機架十餘萬。

如果從通信局所的分類角度看,目前有兩個次元區分不同的局所。從網絡功能次元,可以分為電信機樓和接入局所,前者又可以再細分為核心機樓、一般機樓和專業機樓。從服務區域的次元,則可以分為面向集團和省級的a類機樓、面向本地網的b類機樓、面向區縣的c類機樓和面向接入端局的d類機樓。圖3是這兩個次元下通信局所典型分類。目前co主要涉及核心機樓/一般機樓的各專業網絡機房,用于承載交換/資料/傳輸/核心/業務平台等不同的專用網裝置 ,總體規模及覆寫廣泛;而雲dc和idc位于核心機樓(樞紐樓)的綜合機房,與co機房同局點。

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圖3 典型次元的通信局所分類

同時需要特别指出,cord不僅涉及到上述通信局所的分類和設計,還關系到承載網絡的連接配接關系。圖4是現有co機房的典型分布示意,其中核心機樓中的co一般承載cr路由器、核心網裝置及省集中的cdn裝置,以及少量的bras/mse;一般機樓的co主要部署絕大部分的bras/mse以及少量的olt;接入居所的co則主要放置大量的olt和bbu。

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圖4 典型階層化co連接配接關系

營運商對cord的關注點

如上分析可知,cord的出發點是面向網絡智能化的要求,特别是sdn/nfv/雲計算等技術的引入後網絡功能的變化,對機房和dc布局等的帶來影響,重新設計和建構新一代網絡機房。對于營運商現行的體制來說,cord的研究範疇跨越了現有機房基礎設施專業的管轄範疇,需要從虛拟化網絡功能等上層需求出發,貫穿通用基礎設施,進一步落實到對機房空間、空調電源等的整體改造更新。

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圖5 cord的研究範疇

從具體的關注點來說,cord應該重點考慮以下幾個方面:

(1) 核心需求:從需求看,目前重點關注兩點。一是網絡業務雲化後,未來不同“雲”均将部署于不同層面dc機房,比如網絡nfv後既要求高性能計算也有高轉發要求,一般來說,控制面網元可以部署于中心/區域dc,位置敏感性網元可部署于本地dc;政務雲等私有雲需要按照政企使用者規模分布于不同的dc中,其中中小型政企一般要求靠近客戶,而且實體隔離,是以建議部署于本地dc。二是網元形态變革驅動dc層級化變化,如圖6所示,相比目前機房設定,未來機房局點層級、承載網元、數量規模等都将發生較大變化。co将由傳統4級逐漸向3級演變,在城域内更趨向分布式部署,而且需要滿足nfvi實體和虛拟網元長期共存。

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圖6 網元變化對co的潛在影響

(2) 基礎設施雲化和機房改造:統一的nfvi和雲資源池必然是今後co的主要需求來源,為此需要考慮硬體資源層(雲基礎裝置,包括伺服器+存儲+網絡)和虛拟化層的協同,特别是對承載在硬體上的虛拟資源的管理。目前來看,營運商現有的雲資源池伺服器基本滿足nfv承載需求,但是在伺服器的定制、對vim能力的實作上還需要進一步加強。目前國内營運商正在經曆pstn退網的過程,該工作理論上也将為cord工作提供機房資源,需要特别注意的是,這些退網機房在空間面積、電源空調、承重淨高等方面需要符合一定的條件(比如面積在100平米以上、承重在6kn/平米以上),才能為今後網絡dc所用,否則進行改造的代價太大反而可能得不償失。

(3) co/dc的布局:結合我國營運商現有機樓布局的特點和未來演進方向,我們認為無論是商業雲服務、還是電信網絡nfv,可采用“區域dc+本地dc”部署,兼顧集中化、屬地化和最佳體驗。在骨幹層面,可以設定全國中心dc和區域(省級)dc,部署按集團/省集約的網絡功能,通常設定在省會及有需求大中型本地網。在本地層面,由本地dc解決因為部署與接入控制相關的網絡功能,在本地網範圍需進行分布式設定,不再劃分層級。

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圖7 層級化的網絡dc分布

(4) 網絡組織:dc化改造之後,特别是分層布局的演變,承載網絡的連接配接需要解決本地dc内外的互聯問題,特别是多個dc間流量的合理排程和疏導。以城域網為例,現行的流量主要終結于bras/mse的狀況需要加以改變,不同的流量需要分流部署在不同網絡dc内的虛拟化網元中,是以存在着不同分流點的模式,比如可以在mse位置進行分流,也可以在彙聚交換機的位置進行分流。同時,跨dc間的橫向流量也會逐漸上漲,采用扁平化、健壯性spine-leaf二層組網架構,任意兩點之間任意邏輯互聯一跳可達,将是城域網今後的一個趨勢。

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圖8 城域内網絡承載的示例

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<b>本文轉自d1net(轉載)</b>

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總體來講,cord代表着營運商網絡重構的一個重要方向,也是今後營運商需要着力實施的一個工作,但是目前業界在這方面的研究還隻是起步階段。尤其是與現網資源和網絡條件深度結合的具體操作方案上還比較缺乏,比如具體r-cord、e-cord如何落地部署,尚未看到可實施的案例。要真正推進落實,不僅是理念、概念層面的分析,還需要結合具體可量化的業務場景和明确的業務定義,給出cord的規範,才能指導實際大規模部署應用。

本文分享了我們在cord專項研究方面的一些思考,以及部分省市試點工作遇到的問題和經驗,希望抛磚引玉,加強營運商在這方面的實際推進力度,探索出一條中國營運商的cord之路。