基于SDN/NFV的新型IP城域网架构及演进研究

冼文杰

摘要：笔者结合自身多年的工作经验，深入地分析了当前IP城域网的网络效率、网络应用监督管理、网络业务的处理等各个方面可能出现的问题，分析了对传统IP城域网的网络、管理和业务三个层面进行云化和智能化调整的必要性。在介绍网络功效虚拟化这一新兴技术和软件决定网络的基础之上，给出了可供当前IP城域网选择的网络调整策略与整体重构的方案，同时也对当前网络结构之中业务管理控制层设备的演变原理进行了分析，并给出了通用交换网的发展方向与行之有效的发展策略。

关键词：IP城域网;软件定义网络;网络功能虚拟化

一、运营商IP城域网的基本现状及问题

如下图所示，传统的IP城域网网络结果图分为核心层、业务控制层和大二层交换。

当前的IP城域具备较为明晰的网层级结构，与此同时还是有许多缺陷与不足需要进一步改进完善，而对网络结构进行重新构造是其中一个较为优质的解决办法。

（一）缺乏较强的业务能力与问题处理能力。现有的网络没有办法全方位满足客户在业务方面的需要，尤其无法优化业务的时间延迟性问题，没有办法适配客户带宽与优先级的差异化，再加上新业务需要很长的一段时期才能够全然得到部署，这些缺陷都无法跟上时代的步伐，也很难推动相关业务的革新。

（二）需要较高的资金成本投入。当前，具有专门用途的网络设备一直具有较高的扩容成本，成本不足，网络的建设工作与性能优化都无法得到满足。

（三）不具备专业的网络管理能力。传统的IP城域网配置无法满足当前业务的需求，整体而言还未实现自动化，业务配置能力不够灵活。再加上其动态网络带宽往往不具备合适的分配力，甚至无法在网络情况发生改变的情况之下第一时间调整链路带宽。与此同时，网络运行维护的响应时间过长，没有办法十分迅速地挖掘出当前网络存在的问题，修复有关问题的速度自然需要更长的时间。

（四）现网不具备高效的资源使用效率。传统IP城域网之中的路由器设备与服务器都具备一定的区域性，比如，在划分和配置内容分发网络（C服务器（CDN）和业务控制路由器设备（BNG）时，我们一般都是依据城市的汇聚点和区域位置进行划分。各个地域之中的设备都互不干扰互不影响，资源也无法互相分享。在这样的设置方式之下，无法分享的资源不得不重复分发与储存，进而显著降低了资源的利用效率。

二、 IP城域网的发展思路及调整策略

对于目前的IP城域网而言，未来必将演变成具备低运营成本的高效率弹性业务网络。而这一演变必须借助SDN与NFV技术，让IP城域网更加的智能，实现云化的转变，进而推动网络的优化与升级，最大程度上提升网络的运营能力与服务能力如图2所示：

一般而言，在规划IP城域网时，首先要对IP城域网的重构进行重新架构，其次智能化其网络架构、优化其业务能力，提升其管理效率，同时实现整体的云化，推动资源的共享。

架构云化：借助这种方法，网络资源的使用程度与使用效率能够显著地提升，传统网络之中存在的BNG设备分裂间隔过短的问题能够被及时解决，扩容的问题也能够在这种方式之下得以处理。

业务云化：借助这种方式，能够很好地提升网络的业务处理能力，以往网络的能力缺陷得到了极大程度的改善。在这种方式之下，网络资源、IO资源、存储资源都能够实现云计算、云提供、云共享，能够满足客户的差异化业务需求，确保资源能够被动态且灵活地配置，业务开通的开通速度也会进一步加快，业务处理的效率有了明显的提升，业务安排的周期也进一步缩短。

管理智能化：借助这种方式，能够提升网络的管理能力与管理效率，确保网络的运行与维护工作能够第一时间得到响应。借助SDN的引入，能够智能化且实时地管控网络的状态，再借助网络设备的控制面板与数据面板的北向接口，让网络流量能够得到更高效的且更弹性的管理，进而推动网络管控的灵活化与动态化，确保有关业务能够得到第一时间的处理与解决。

（一） SDN/NFV的部署

借助SDN智能化管控系统的引入，用户的网络使用体验能够得到进一步的优化，云化管理将得以实现，网络运行维护功能将更加的透明化与可视化，管理功能也能够与用户需求得到适配，带宽也将更加的灵活，数据的传送过程具备更低的时间延迟性，与此同时，网络也会更加的安全，用户的隐私得到进一步的保障。SDN的架构图如图3所示：

通过SDN架构，可以实现北向接口的开放性，推动网络环境的革新，进而让网络软件能够具备可以被定义的功能;该架构具备集中式控制器，能够虚拟化当前网络所具备的功能，让一个网络多种功能成为现实，提高业务创新与优化的速度;SDN所给出的解决策略是针对端口对端口的有效方案，有利于大型网络的组织与构建。

NFV主要是采取虚拟化技术，可以对电信设备内的硬件和软件进行解耦，将计算机的网络设备和存储设备作为基础，对电信网络的功能进行全方位的优化，有效的提高维修护理和网络管理工作的效率，加强系统应有的灵活程度，从而改善通信设备效率低下的问题，加速通信设备的更新换代，使得专用通信设备的建设成本更加具有经济性。

借助SDN技术与NFV技术来对IP城域网进行全新架构，能够实现传统网络下的控制管理设备云端化，让传统设备的分散管理模式转变成新型的集中管理模式、让本地管理的模式转化成远程管理的模式，从而提高业务调整与业务分配的灵活程度，确保新业务能够不断涌现，提升网络的开放性。进行了重新架构之后的IP城域网框架参照下图4的内容，主要由通用交换网络、SDN控制设备和云化资源池等组成。

（二）网络的演进策略

1、vBRAS的演進策略

在传统城域网框架之下，BRAS设备往往具备不少的缺点。首先其建造成本十分不经济，其次该设备不具备较高的资源使用效率，再而该设备的更新周期较长无法跟上时代。虚拟化BRAS设备的同时，借助X86服务器，全方位地发挥BRAS设备的网络功能，这样做既能够显著降低该设备的建造成本，又能够提高资源使用的灵活性，提升资源使用效率。