运营商承载网云网融合发展思路研究

刘宇 石磊

（1.吉林吉大通信设计院股份有限公司 吉林省长春市 130012 2.吉林省科学技术协会信息中心 吉林省长春市 130012）

运营商承载网云网融合发展过程中，应该积极构建相关的网络架构，合理采用先进的技术，确保在云网融合的过程中可以借助先进技术提升运营商承载网的发展水平，充分发挥云网各种技术的作用和优势，满足当前的运营商承载网发展需求，达到预期的工作目的。

1 运营商承载网的发展现状与挑战

1.1 现状分析

目前在运营商承载网发展期间，主要涉及到骨干网、城域网等，属于信息传输过程中的高速化通道，只有相关的骨干网和城域网符合要求，才能促使运营商承载网的良好建设发展。当前我国的运营商承载网中城域网和相关的IDC 网络不仅能够实现流量转发目的，还能起到聚合用户、应用还有网络资源的积极作用，将骨干网当做是区域之内网络的连接纽带，跨区域连接网络系统，受到运营商运营理念的影响，使得各个运营商中的骨干网存在形态方面的差异。从业务运营的角度出发可以了解到，运营商骨干网有两个类型，其一就是单一性的网络融合承载，可以将各种业务承载于骨干网络中，必要的时候还可以按照业务质量情况开展差异化的承载工作。其二就是多种业务分离性的承载网，按照具体的业务定位情况，将有着不同服务质量标准的业务在各种骨干网上面承载。除此之外，结合具体的拓扑结构特点与情况，骨干网还可以分成汇聚类型、格状类型两种，前者就是在网络系统中有流量规模较高的核心节点情况下，就会形成汇聚类型的网络，在核心节点上普通节点能够进行流量交互处理，很少会注重节点之间的距离。后者就是将节点之间的距离当做是主要的参数，不在其中设计核心节点，相邻的节点之间可以确保绝对可达，但是不会强调所有节点都要连接。近年来在运营商承载网流量快速提高、网络架构不断优化的过程中，拓扑结构开始融合应用，呈现出相互之间融合发展的发展态势。

1.2 挑战分析

当前在运营商承载网实际发展的过程中，还面临着诸多的挑战，尤其在承载网云网融合发展的背景下，挑战性问题很多，主要表现为：

（1）缺乏一定的扩展性。近年来在网络应用开始不断丰富的背景下，IP 流量的需求有所增加，对网络容量的扩展性提出很高要求，对于网络容量的扩展性而言，和节点规模、节点本身的扩展存在直接的联系，但是，目前在运营商承载网方面，具有分布性网络的特点，各个节点担负着路由决策功能与转发功能，在节点数量较高的情况下，业务布放的速度会降低，网络收敛也会受到一定的影响。运营商承载网的网络节点数量较为稳定，不会有数量大量增加的现象，网络扩展性会对节点本身的扩展性能有一定的依赖。与此同时，运营商承载网的各个节点，都是路由器所组合而成，很容易受到散热工艺技术、芯片工艺技术的限制，路由器在应用两年-三年的时候容量会增加一倍，容量提升速度比国际上的承载网流量增长速度慢很多。近年来在路由器技术应用的过程中，集群路由器的应用速率较高，但是对机房的空间方面、电源方面、承重方面提出很高的要求，建设集群路由器的过程中，单个机房之内一般不能超出九个线卡框，在一定程度上会导致网络扩展性面临诸多的挑战。

（2）相关的网络在运行期间业务的适配性较低。在运营商的承载网设计的过程中，过于重视开发高速转发功能，很少会重视上层业务适配性，尤其是多数运营商承载网的设计，都遵循着TCP/IP 的分层设计原则，上层应用部分与IP 层面之间呈现出相互独立的状态，很难按照网络资源的实际情况针对信息进行优化配置处理，除了会降低局部网络性能之外，还无法有效提升业务的体验感。在承载网中的路由器传统网元方面，对于互联接口还有协议方面提出了标准化的设计内容，主要使用封闭性的软件、硬件设计手段，网络与硬件之间的能力存在直接联系，网络系统还有应用程序之间没有较为有效的协同机制和沟通机制，在新的业务对承载网提出很多新能力要求的情况下，就要进行升级处理，甚至于替换其中的网元，才能满足具体的运行要求，适配性较低，不利于运营商承载网的高效化发展。

（3）缺乏良好的流量调度方式。通常情况下，合理的流量调度能够提升网络资源的利用率，增强业务的体验度，是优化网络运营能力和运营模式的重要表现。近年来在业务云化发展的过程中，大规模分布计算，增加了流量的突发性和离散性，要求承载网在运行期间具有一定的智能化流量调度能力，有效完成流量调度的根本任务。但是，目前运营商承载网中主要使用PHB 形式，每个节点有着独立性的决策，不能针对全局的流量调度处理。除此之外，运营商承载网中的路由协议，在路由决策期间不会考虑到相关的链路质量、时延参数等等，不能为有效调度提供相应的支持。如果在运营商承载网的流量调度过程中不能按照实际的调度特点与需求进行处理，将会导致网络资源的调度缺乏全局性，难以动态性进行调度管理，不能满足运营商承载网的发展需求。

2 运营商承载网云网融合发展新技术

上述分析了当前运营商承载网发展期间存在的问题，为了能够有效解决问题，促使承载网与云网之间的良好融合发展，应该积极采用各种新技术，不断提升运营商承载网云网的融合发展水平。具体的新技术措施为：

2.1 虚拟化技术

对于虚拟化技术而言，主要是在软件资源、硬件资源的逻辑抽象处理的过程中，优化组合相关的逻辑单元、流程，提升功能重构处理效果，改善系统的性能。运营商承载网当前存在的问题，主要原因就是传统网元的分布组合方式存在缺陷，就是在IEIF 中的有效标准文档超出八千个的时候，会提出特定问题的协议标准。而采用虚拟化技术，能够为承载网的后续发展提供良好的技术基础保障，在使用虚拟化技术的过程中，能够针对计算机设备、存储基础设备与网络设备等进行虚拟化处理，从网络虚拟化方面来讲，可以将物理拓扑当做是基础，提升网络连接的抽象化处理效果，多层次，灵活性隔离网络资源，全面共享处理，加快网络资源的部署速度。采用网络虚拟化技术与服务器设备、存储设备虚拟化技术，将各种虚拟化技术相互整合，能够全面发挥承载网的计算能力与存储能力，提升网络弹性，增强承载网的扩展性。促使承载网云网的协同发展，满足当前的时代发展真实需求。

2.2 SDN技术与NFV技术

SDN 技术在应用的过程中，属于系统分离模式中的信令交互机制与资源交互机制，此类机制在一定程度上能够确保上层应用可以利用可编程接口，和下层网络资源之间良好交互处理，增强网络的集约能力。在使用SDN 技术的过程中，可以将ONF 开放网络基金会作为代表，强化网络变革的力度，使得网络控制层能够完全性抽离，其中的网络节点可以实现数据交换处理目的。采用SDN 技术的过程中，能够增强产业链的支持度，在很短的时间之内就能有效推广于承载网中，具有非常重要的作用。因此，在运营商承载网云网融合期间，采用SDN 技术可以借助叠加逻辑平面屏蔽层中的网络细节，实现各种数据中心的互联处理目的，提升云网融合期间的数据中心扩展性能，改善当前的系统应用现状，尤其在集中化控制的过程中，可以提升流量调度的科学性与合理性，满足当前的流量调度根本需求。与此同时，应该积极采用NFV 技术，其主要就是网络功能虚拟化发展技术，可以利用软件与硬件解耦的形式，减少机械设备的应用成本，增强各种资源的调度能力，改善诸多业务的部署性能。NFV 技术应用的过程中，还能加快运营商承载网云网的技术融合速度，提供更多新的融合发展思路。例如：目前部分运营商承载网云网融合发展期间，已经开始将x86 架构作为基础，提出了NFV 技术的应用方案，但是与NP/ASIC 网络设备相较处理能力较低，智能应用在计算密集类型、业务功能较为丰富的场景中，在此情况下，就应该结合NFV 技术的应用特点，积极采用高速化的核心路由器设备，研发通用类型与开源类型的硬件技术，不断提升技术应用效果，充分发挥NFV 技术的作用和优势，改善目前的技术应用现状，完善技术的功能，确保各方面工作的良好实施与合理开展。

3 运营商承载网云网融合发展措施

为了能够促使运营商承载网云网良好融合发展和进步，在实际工作中应该归纳总结较为丰富的经验，不断提升运营商承载网的云网融合发展水平，满足当前的时代发展需求。具体的措施为：

3.1 优化网络架构

运营商承载网云网融合发展期间，应该重视网络架构的优化，提升网络规划周期之内的额流量调度效率，使得骨干网、城域网之间能够相互协同发展，提升稳定性，为用户提供良好体验。优化网络架构期间应该重视骨干网之内结合具体体验圈的地域范围，合理设置区域中心节点，将其当做是骨干网的枢纽节点，主要用来疏导与转接体验圈内外的流量。为了保证区域之内的流量不会出现路径绕转的现象，应该在大型IDC 或者是城域网的区域设置区域中心节点，结合组网顽健性的各种要素，在体验圈之内合理部署骨干网的中心节点。为了能够拓宽体验圈的覆盖范围，提升连接方面的工作效率，除了相关的中心节点之外，还应该合理设置区域接入节点，将行政区域作为基础，开展相关的接入节点的设置工作，提升流量的处理效率。在优化网络架构的过程中，还应该重视对各个网络架构的协同设计与处理，提升宽带布放的效率，优化整体的结构，调整区域之内的连通比例，适当降低跨区域的长途连接数量。在区域之内还需合理设计骨干网双核心部分，利用节点使得城域网和IDC网络之间能够在区域之内良好互联。在区域之外还需要使用核心双节点的方式开展一体化的设计工作，实现区域内外结构的优化处理目的。

3.2 创建IP传输协议

创建IP 传输协议的过程中，为了能够降低流量物理路径绕转问题，应该设计IP-传输协同组网，确保相互之间的网络拓扑保持在一致范围之内。在此期间应该利用静态协同的形式完成组网工作，将其作为基础动态化、准确性调度网络资源，充分发挥各种技术方式的作用。在资源协同的过程中，能够解决目前IP 业务的统计复用适配性问题，在其中设置分组化内核部分，不再局限于波分复用形式与时分复用形式，可以提升复用方式的多元化水平，确保数据链路层面与下层资源的高效化利用。在此期间还能使用灵活性较高的容器技术、封装映射技术等，提升传输单元中数据分组的承载效率，增强承载网的承载能力。虽然IP-传输协同创建具有重要的意义和优势，但是，如果将UNI 作为主要的互通机制，将会导致控制层面更加复杂，不能确保扩展性。在此情况下，就应该按照IP-传输的协同发展需求，利用协同编排器设备，提升信息互通效果，促使二者之间的有效融合。

3.3 协同网络应用

网络和应用之间的协同发展，能够提升承载网的运行效率，优化整体的部署形式，增强用户的体验感，因此，在承载网云网融合发展期间，应该重视网络-应用的协同发展。目前在网络能力初期开放的过程中，可以将BGP 与PCEP 作为基础进行协议的扩展处理，提升系统的流量调度能力，增强网络与应用的协同度。在此期间，还可以采用协同调度部署集中控制器的方式，强化网元业务的管理力度，提升用户管理的开放性水平，增强网络的可编程性能，从多个维度和多个粒度方面调度网络资源。同时还应该注重网元通用化发展与软件化发展，提升承载网的可用性，降低耗能，形成良好的发展作。

4 结语

综上所述，运营商承载网云网融合发展的过程中，应该注重各种新技术的应用，促进应用-网络、IP-传输的协同发展，优化相关的网络架构，提升网络资源的调度处理效果，改善当前的承载网云网融合发展现状，满足承载网云网融合发展基本需求。