SDN和NFV對OSS/BSS的影響

筆者近期調研sdn/nfv影響下的oss，之前自己知識中沒有相關的積累，又一直沒有比較官方的資料或者觀點，是以在整理的時候遇到了瓶頸。最近在onf網站看到了剛釋出的一篇文檔，對oss/bss在sdn/nfv時代的挑戰和發展做了比較全面的總結，其中多數觀點也與筆者收集到的資料相符，在這裡分享給大家。

在etsi nfv isg提出的nfv架構中，oss與sdn控制器分别負責不同的工作：oss負責靜态配置或者可以緩慢進行的服務特性等的配置，而nfv編排器和sdn控制器則負責動态配置以及實時的網絡狀态傳輸。盡管如此，oss和bss仍然會維持其全局管控的角色。

傳統網絡和sdn網絡一個關鍵的不同點在于網絡結構架構。如圖1所示對傳統網絡和sdn新型網絡架構進行了對比，傳統網絡中的nms負責靜态配置ne，配置比較緩慢，而sdn控制器則會實時對網絡事件做出響應。

figure 1 new paradigm vs legacy

1.oss/bss的市場趨勢

電信業務模型和網絡架構已經保持不變很多年了。但是，移動裝置數量的增長，資料服務的擷取，不斷增加的ott供應商的競争，對帶寬需求的急劇增長，以及對減少開銷和改善效率的前所未有的壓力，推動服務供應商去轉變他們的網絡和營運。sdn和nfv在這個轉變中将會成為重要的影響因素。由sdn和nfv催生的雲技術，将會減少開銷，引入新的收入來源，是以成為oss/bss發展程序中必須要考慮的一環。

2.挑戰和障礙

sdn和nfv存在着巨大的潛能，隻有oss/bss充分适應新技術，sdn和nfv的潛在價值才能被挖掘出來。oss與新型網絡的整合和互動能力是一項重大的挑戰。另外一項挑戰在于，利用sdn和nfv可以提高網絡使用率，提高服務品質，但會對服務管理造成一定影響，使oss/bss的工作負擔急劇增加。在這種情況下，oss和bss的性能可能會出現瓶頸。

nfv的基礎設施需要能夠動态地對資源重新配置設定，來滿足各種流量需求。而目前oss系統是無法支援這種實時動态的服務的，因為：

1) 靜态服務配置：目前oss系統中，假設服務的改變并不頻繁，對網絡的配置是靜态的。

2) 服務參數僵化固定：不隻是服務類型固定，oss的服務參數也是固定的值或是不可選擇的。

3) 沒有政策驅動的實時服務變更：oss系統不允許使用者或者應用驅動的實時變更。對服務任何的改變都複雜耗時。

4) 不能對包/流在細粒度時間上進行響應：oss系統為周期性定制的服務設計，可能幾年或者幾個月更新，特殊情況會幾周或者幾天。雲服務中可能會提供小時的服務周期，但是oss和bss系統通常不會有這樣的細粒度。

上述幾個方面成為目前oss與sdn/nfv融合的障礙所在。

在sdn和nfv中，網絡不再是靜态的。sdn控制器會使應用或者政策動态地優化網絡資源使用率。oss系統必須要能夠接受動态網絡變更，為sdn控制器和nfv編排器提供自由的空間來動态的進行政策更改，同時保證支援fcaps。

3.傳統oss架構

tm forum列出了關鍵的業務功能，作為其business process framework（bpf）的一部分：

1) 政策、基礎設施、産品——包括規劃和産品生命周期管理

2) 營運——包括操作管理的核心

3) 企業管理——包括合作或者業務支援管理

oss在sdn時代必須能夠繼續支援這些業務功能。bpf全面地定義了幾個分類，包括部署、保障、計費和産品生命周期。多數營運商将會将這些再細化來滿足他們管理使用者、系統等的需求。

oss系統經過多年的研究實踐，形成了高度定制化的平台。比如，目前的政策，基礎設施和産品功能就包含規劃和建設業務執行個體的工具集。這些工具集可以是高度整合和自動化的系統，也可以是手動維護的電子表格。

bfp提供了一個全面、完整的視角，oss功能可分為指令管理、服務保障或者計費等。這些都是關鍵的業務，由供應商定制的工具集所管理，滿足營運商的業務和服務需求。

4.oss在sdn/nfv時代的需求

1) 支援動态實時管理操作：oss要能夠允許由流量環境和網絡事件引發的實時網絡和服務的變更。實時響應的粒度應該達到流的級别，比如，分秒。如果oss無法支援實時響應，那麼就必須支援sdn控制器來完成。

2) 網絡配置和網絡狀态管理的分離：在傳統網絡中，oss需要配置網絡服務參數，對應長期的網絡狀态。在sdn中，服務參數必須能夠實時變更，對流量的變化做出及時的響應。oss應該配置網絡的基礎設施，但是允許sdn控制器能夠實時地基于流對網絡狀态或者服務參數進行修改。

3) 支援網絡服務的模型化方法：oss應該能夠支援服務模型，自動映射到裝置。

4) 與網絡編排平台進行互動：oss要能夠配置nfvi，但是nfv編排器将會配置實際運作在基礎設施上的vnf，并且為vnf配置設定資源。oss和nfv編排器要能夠互動，這就涉及一個通用的政策平台和管理資訊模型。

5) 與sdn控制器的互動：oss配置sdn基礎設施，包括openflow交換機，sdn控制器和環境。sdn控制器負責把網絡服務和業務應用政策下發到sdn網絡，比如通過不斷地更新和維持openflow流表。oss和sdn控制器必須能夠互動，這涉及到一個通用的政策平台和管理資訊模型。

5.oss相關架構的元件

oss與sdn/nfv相關的元件如下：

1) 通過oss與網絡編排的組合支援動态實時sdn控制器

2) 将靜态網絡配置任務（oss所管理）與動态實時的網絡狀态管理（sdn控制器所管理）分離

3) 支援靈活的服務模型（而不是靜态oss擴充卡），比如接受ietf yang模型方法

4) 支援營運商oss與網絡編排平台的互動

5) 支援營運商oss與網絡sdn控制器的互動

下圖展示了基于onfsdn架構元件和與oss/管理元件的互動情況：

figure 2

該圖2中，紫色服務由nbi提供，紫色控制器控制了五個資源組，其中的兩個是紫色所有，另外三個分别來自不同的實體。同時作為nbi的客戶和d-cpi的伺服器，綠色和紫色是東西向的關系，每一個都可以向另一個請求服務。

其中oss獲得抽象視圖的情況還有待讨論沒，但作為管理角色，oss關心網絡中所有方面。

oss/bss管理提供了在sdn的每一層中基于政策的配置和管理：應用、控制和基礎設施層。同時，sdn應用和sdn控制器會根據oss配置的政策實時地對網絡流量做出響應。

圖3中，oss會通過sdn控制邏輯監視動态的應用，并且在oss、sdn控制器和sdn客戶與伺服器環境中協調工作。

figure 3 sdn control logic detail

6.整合sdn/nfv與oss/bss

傳統oss和新的sdn控制器、nfv編排器會共同協作。oss負責管理相關的靜态配置參數，限制整體上對子網或者服務的資源配置設定。sdn控制器和nfv編排平台将會動态的管理網絡資源，實時的部署服務。

oss系統，與etsi nfv的架構一緻，必須要支援傳統oss與mano之間的os-ma接口。oss系統代表對nfvi的細粒度管理，以及vim和vnf管理，同時也會接收nfv編排器的指令。是以，oss負責對底層設施和網絡功能的高等級配置，而nfv mano會負責管理基礎設施和服務的動态特性。

figure 4 nfv reference architecture framework

sdn控制器和應用的整合将會是類似的方法。oss管理sdn資料平面的配置，為sdn控制器配置政策，控制sdn應用的sla，但是sdn轉發平面的動态控制由sdn控制器和sdn控制器到資料平面的接口（cdpi）管理。

圖5展示了sdn架構的關鍵元件和與oss系統的互動。sdn架構包括有各種sdn應用的應用平面，有一個或多個控制器的控制平面，還有sdn網元組成的資料平面。oss/bss管理系統根據個人使用者協定為每個sdn應用控制并配置sla參數。oss還負責配置政策和配置設定資源，限制sdn控制器的功能，對sdn資料路徑網元進行初始配置，比如通過of-config進行初始化。sdn應用會根據配置的與目前資料流相關的sla參數适配他們的應用邏輯，并通過nbi将高等級應用指令發送給sdn控制器。nbi還能将目前的網絡狀态、統計資料和事件實時回報給sdn控制器。

sdn控制器将高層應用指令翻譯成底層

指令，通過南向接口發送給資料路徑轉發網元使用，比如按照openflow協定進行翻譯和發送。南向cdpi也能夠收集資料路徑網元的統計資料、告警和故障資訊等sdn控制器邏輯關心的問題，并且傳送到更高層的應用層和oss中。應用層、nbi、sdn控制器和南向cdpi的組合按照政策和oss配置的資源限制對資料路徑網元進行實時、精确控制。

figure 5 key components with an sdn architecture and interworking with oss

關于資料中心或者基于服務的雲，一些實時網絡控制可以直接由dc/雲編排平台提供，像openstack通過其neutron plug-in。它能夠随着計算和存儲資源的配置設定和遷移進行實時的網絡變更。dc/雲oss會配置相應的網元，設定資源限制，openstack neutron plug-in負責實時管理這些資源。

7.遷移政策

服務供應商、企業正在部署基于sdn/nfv的虛拟網絡架構，接下來很可能會對oss系統進行改造。目前營運商和企業網有龐大的網絡資源，很難用新型網絡和全新的oss代替所有已有的基礎設施。向着sdn和nfv的演進是以從小地方着手，在某種程度上，這類似于ipv6在ipv4中的地位。新型網絡會首先部署在最有價值或者需要更新的網絡中。

随着新型網絡的部署，oss系統必須要同時演進，否則就不能充分利用sdn或者nfv的優勢。圖6描述了當今典型的網絡，其中網絡功能基于實體硬體，由各自的ems所管理，網絡的連接配接由廣域網中靜态ems完成。

figure 6 legacy physical network functions with ems

圖7展示了網絡功能全部虛拟化，由nfv編排平台編排的長期演進方案。網絡連接配接部分由整合到nfv基礎設施中的sdn網絡控制器提供，部分由基于實體網絡的sdn提供（廣域網連接配接）。

figure 7 long term version

從目前網絡到長期演進方案的轉變需要一步一步完成。圖8描述了這樣的一個遷移場景：網絡建立在傳統網絡之上，有靜态的廣域網連接配接，ems負責控制實體網絡功能；在這之上建立虛拟的nfv基礎設施，部署sdn連接配接；sdn控制器和nfv編排平台與演進的oss平台密切合作對整個網絡進行編排。

figure 8 migration scenario

etsi nfv isg預期從長遠來看，vnf完全由vnfm管理，但是在過渡階段，仍然需要ems連接配接到每個vnf來協助vnfm管理vnf。圖8中展示了從廣域網連接配接到sdn網絡的級聯情況，以及ems管理實體網絡功能到管理vnf的過渡情況。這個轉變可以按域進行或者按服務進行。

之前oss所管理的網絡狀态是靜态的，配置網絡使其不按照預定的政策操作，無法變更。引入了sdn後，oss将會設定政策限制，但是不需要感覺動态實時的狀态轉變，這種轉變由sdn控制器管理。用sdn控制器來負責動态網絡的控制的方法也能夠最小化對目前oss的影響。

幾乎沒有服務供應商或者企業能夠奢侈地進行全新的部署，是以許多營運商需要獨自考慮sdn的部署。在資料中心内部的連接配接中實作遷移，以及早期部署，使用基于openflow的sdn來支援企業、營運商it或者nfv服務。資料中心之間的廣域網互聯可以依賴于已有的ip/mpls，能夠利用目前的協定（如bgp）來傳送資料中心間的服務鍊或者虛拟租戶網絡中的資料。部署用于抽象e2e路徑計算的pce和進行高效流量工程的分段路由可以增強sdn資料中心的廣域網可程式設計能力和控制。

8.結論

sdn和nfv為營運商在節省開銷、增加創新和新的收入機會方面都提供了巨大便利。為了實作這些優點，需要oss的架構巨大轉變。這意味着引入能夠處理更靈活的虛拟和可程式設計基礎設施的控制器或者編排層。

傳統與虛拟化基礎設施的對比特性應該從全局管理視角考量。在遷移階段這是非常重要的，兩種類型的基礎設施要同時演進。是以oss需要适應接近實時的操作，能夠支援混合網絡。

虛拟網元的粒度和動态實時操作将會由sdn控制器控制，而不是oss，這樣目前oss做出的改變最小，多數需要的功能放到sdn控制器中。按照有過渡狀态的演進路線，營運商在傳統oss中的投資将是有限的，并逐漸演進到通用sdn控制器和網絡編排平台的營運環境。

文中有一些自己的了解，如果有所偏差或者有不同的見解，歡迎告知和讨論，謝謝。

本文轉自d1net（轉載）