基于SDN/NFV技术的IP城域网网络重构研究

张志亮，张 琳

（河南省信息咨询设计研究有限公司，郑州 450000）

高清视频、在线游戏和各类即时通信等不同业务的快速发展，各运营商为解决流量拥塞和提升网络质量都投入巨大成本对宽带IP城域网进行扩容改造，但增量不增收，如何将IP城域网从基础连接型的网络向智能型的功能网络演进，以解决宽带网络的不灵活、不智能、业务如何快速部署等成为各大运营商关心的重点。

1 IP城域网现状及问题分析

1.1 现状

随着“宽带中国战略”、“互联网+”、IPTV、4K等高带宽应用业务的增多，国内三大运营商对各自的IP城域网进行了大规模的传统扩容和优化工作。

目前各大运营商的IP城域网从网络层次上看，由核心层、业务控制层（汇聚层）、用户接入层（接入层、用户层）3个部分组成。

1.2 演进分析

（1）传统演进

为了更好的支持国家宽带中国和互联网+等国家战略，各运营商都对IP城域网进行了改造和演进，IP城域网传统网络目标架构是向着扁平化、集群化及粗颗粒度带宽方向演进。

（2）SDN和NFV技术应用下IP城域网弹性重构

SDN和NFV技术应用下IP城域网弹性重构可从三方面着手：运营重构、业务重构、网络重构，本文主要从IP城域网网络重构方面进行深挖研究，对于同一个运营商而言，建议在初始建设阶段就标准进行统一的要求，可制定统一的技术规范要求，要求入围厂家采用统一的北向功能开放接口和南向网络控制接口标准，为后续的网元软硬件结构打下坚实的基础。

1.3 问题分析

现有IP网传统架构下的三大痛点：业务控制层资源利用率不均衡；新业务部署周期长；分散配置运维工作量较大。

2 基于SDN/NFV的IP城域网网络重构落地方案研究

2.1 落地方案选择原则

实施方案应适当的有所偏倚，要结合投资、实用性、便利性等各种条件进行取舍，但同时也要具有一定的前瞻性，需具有平滑过渡的延展性。主要从如下几方面考虑：资源均衡利用，节约投资；结合现网资源的适用情况进行分类部署；根据城域网的大小适当选择网络弹性重构试点方案。

2.2 落地方案分析

网络重构之路也是一个循序渐进的过程，在IP城域网的现有架构下，CR无明显的重构驱动力，BAS/BNG设备是城域网中最适合做SDN/NFV化的IP网元。通过vBAS的部署可实现控制面云化部署+新业务的快速灵活部署+灵活运维集中控制。这是网络重构的过渡阶段理想的选择方向。

2.3 部署架构研究

vBAS架构主要有三种形式：转控一体化架构，部署统一的VM云资源池；软转控分离：转发和控制分离，转发与控制模块相互独立，分别部署在不同的VM云资源池；硬转控分离：转发和控制分离，转发与控制模块相互独立，控制面部署在VM云资源池，转发面采用传统高性能专用硬件实现。

三种vBAS架构图如下图所示：

图1 vBAS架构主要三种形式示意图

结合当前的技术应用和硬件资源能力现状，三种架构的优劣对比如表1所示：

表1 vBAS架构主要三种形式优劣对比表

通过上述比较表格可以看出，转控一体架构未实现转控分离，不利于与SDN技术的融合，且芯片转发能力有限；软转控分离架构虽实现了转控分离，但转发面采用通用的x86服务器实现，转发性能有限。硬转控分离架构既实现了转发和控制面的分离，也弥补了现有通用X86服务器转发性能有限的缺点。

虽然造价相对较高，但可通过对现网资源的充分利旧实现大规模的投资节约，X86做基础数据转发的性能还低于物理设备，但复杂逻辑的计算和处理能力优势较明显，两者可扬长避短，是IP城域网架构由传统模式向SDN/NFV模式转换的理想方式。

2.4 硬转控分离部署方案研究

硬转控分离架构下，又可根据控制面的部署位置和相关业务实现方式分为以下几种落地部署方案：

方案一：转控分离，集中部署控制平台（中心集中部署模式，主备省中心），省干侧；

方案二：转控分离，分散部署控制平台N大区中心（大区制，类似软交换分几个区域，如XX大区、YY大区、ZZ大区、MM大区、NN大区，每大区覆盖几个地市）；

方案三：转控分离，分散部署N地市中心（每地市部署一个控制平台，部署在CR侧）；

方案四：转控分离，分层混合部署中心+边缘结构控制平台（省中心控制云+每地市部署N个控制平台，部署在业务控制层侧或地市CR侧，根据城域网大小而确定。）

2.5 方案比较分析及试点落地建议

成熟阶段以上四种部署方案将会存在各自的优缺点，对于小型城域网而言集中部署和分层混合部署都有一定的倾向性，主要根据城域网的规模和各网络所倾向的需求而定。

对于中、大型城域网而言无论从安全可靠性、便捷性，还是从网络稳定性等各方面考虑，分层混合部署模式将是较为理想的选择。

2.6 通用服务器高性能转发+软转控分离升级方案研究

随着通用服务器的高性能转发技术的实现，可适时的引入从硬转控分离向软转控分离的过渡。当采用软转控分离架构下转发面的能力和硬转控分离架构下转发能力给用户带来的通量体验想当的时候就是升级过渡的恰当时机。

在引入软转控分离的初期将会存在混合分离的架构，随着硬转控分离和软转控分离的逐步演进，将向软转控分离全面过渡，最终升级为软转控分离架构。

3 结束语

面对增量不增收的窘境，借助SDN/NFV技术，实现IP城域网网络的重构，是现阶段运营商所面临的较大的机遇。基于SDN/NFV技术为城域网网络构建提供了新的思路，通过引入流量监测、策略控制和流量调度等新能力，打造新型智能弹性网络架构，解决资源均衡利用、业务快速部署、便捷运维等各项问题，实现网络服务的持续增值。

[1] 曾楚轩.基于SDN技术的IP城域网BRAS改造思路研究.无线互联科技，2017（7）.

[2] 周光涛，郭爱鹏，唐雄燕.SDN/NFV技术在宽带IP城域网中的应用.信息通信技术2015（2）.

[3] 胡淑军，黄璐，韩瑞波.以SDN/NFV之力重塑运营商固网架构.通信世界杂志2017（8）.