CORD助力运营商网络重构的冷思考

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CORD助力运营商网络重构的冷思考

boxti 2017-07-04 10:29:00 浏览955
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CORD代表着运营商网络重构的一个重要方向,也是今后运营商需要着力实施的一个工作,但是目前业界在这方面的研究还只是起步阶段。

随着“网络随选、弹性部署、快速配置”等行业技术发展趋势的引领,国内外主流运营商纷纷开始以智能化为主要特征开展网络转型和重构,希望深化开源技术应用,积极引入SDN、NFV、云等新兴技术,构建简洁、集约、敏捷、开放的新一代网络架构。国外主流运营商如AT&T、Verizon,国内运营商如中国电信、中国联通和中国移动,都发布了自己的网络重构计划。

在这些网络重构计划中,CORD(Center Office Re-architected as Datacenter),网络机房的DC化改造,已经是一个核心热词,诸如AT&T的Domain2.0计划中就专门提到了这一点,国内运营商的网络重构计划中也纷纷提出了类似的设想和规划。

AT&T的CORD从本意上说,是希望将运营商传统端局(交换中心)转变为类似云服务提供商的数据中心,总体上达到降本增效的目标。

(1)降本:通过部署白牌SDN交换机、x86服务器、开放OLT刀片、Open ROADM刀片等开放化标准化硬件以及部署ONOS、OpenStack、XoS等开源软件等来避免厂商锁定、降低成本。

(2)增效:利用SDN和NFV技术来降低OPEX,并能够像Google、Facebook、 Amazon等云服务提供商那样提供灵活的服务。

从具体应用场景上,CORD大致可分为3类:

(1) R(Residential)-CORD :面向家庭住宅场景

(2) M(mobile)-CORD:面向4G/5G移动场景

(3) E(Enterprise)-CORD:面向政企用户场景

在AT&T网络中,这3类场景的关系如图1所示。

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图1 AT&T的CORD典型场景

目前,AT&T已经开展了一系列的CORD研究和试验(如图2),如在接入网环境中试验R-CORD,具体来说就是将传统接入网改造成SDN/NFV架构,其中的数据平面由白盒交换机和VNF处理。其网络示意如图2所示,该模式实现了CPE、汇聚交换机/BNG和OLT的3级解耦,以vCPE 、vOLT为中心,vOLT作为终端认证管理中心,基本上是纯软架构,颠覆了传统光纤宽带的接入网架构。

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图2 AT&T的R-CORD场景

同时,AT&T也考虑了数据中心DC的分层设置。其中,接入和数据业务部署在本地云DC,控制面与CDN、VAS部署在区域云DC。

应该说,AT&T提出的CORD场景和构思,为我国运营商提供了很好的借鉴和参考。比如“转发和控制分离,提升网络软件能力”,是传统网络设备的演进方向;数据中心DC内部采用Spine-Leaf架构,实现内部无阻塞交换,是提升网络能力支撑CORD的基础。

CORD对现有CO与DC的影响

在我国的运营商网络中,CO指的是网络机房,主要放置专有网络设备和系统(软硬件一体、垂直专业化设备),因为不同专业化设备和系统间的差异性,目前形成了大量专有封闭的电信机房。而DC主要包含了IDC和云DC两类,IDC是提供互联网应用访问的数据中心,以提供物理资源和虚拟资源出租服务为主;云DC主要是承载云资源池,面向大规模数据汇聚、存储、处理和管理需要的数据中心机房。这3者的差别如表1所示。

表1 我国运营商的CO和DC现状

 

业务及网络承载定位

基础设施部署特点

规模现状

CO

完全对内,采取专用硬件设备、虚拟网元设备(vIMS/vBRAS等) 。

传统机房一般分4级部署;部分机房开展DC化改造,部署NFVI。

机楼近万,机架过百万。

云DC

对外:公有云/私有云等(占比小)

对内:业务/应用/IT/大数据等

采取“集团+大区+分省”部署;以虚拟化基础设施为主,形成“一云多池”

机房百余个,机架近万

IDC

完全对外,面向互联网行业为主,机架及带宽出租为重点。

采取“集团+省”部署,以通用化基础设施为主(物理出租)。

机房数百个,机架十余万。

如果从通信局所的分类角度看,目前有两个维度区分不同的局所。从网络功能维度,可以分为电信机楼和接入局所,前者又可以再细分为核心机楼、一般机楼和专业机楼。从服务区域的维度,则可以分为面向集团和省级的A类机楼、面向本地网的B类机楼、面向区县的C类机楼和面向接入端局的D类机楼。图3是这两个维度下通信局所典型分类。目前CO主要涉及核心机楼/一般机楼的各专业网络机房,用于承载交换/数据/传输/核心/业务平台等不同的专用网设备 ,总体规模及覆盖广泛;而云DC和IDC位于核心机楼(枢纽楼)的综合机房,与CO机房同局点。

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图3 典型维度的通信局所分类

同时需要特别指出,CORD不仅涉及到上述通信局所的分类和设计,还关系到承载网络的连接关系。图4是现有CO机房的典型分布示意,其中核心机楼中的CO一般承载CR路由器、核心网设备及省集中的CDN设备,以及少量的BRAS/MSE;一般机楼的CO主要部署绝大部分的BRAS/MSE以及少量的OLT;接入居所的CO则主要放置大量的OLT和BBU。

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图4 典型层次化CO连接关系

运营商对CORD的关注点

如上分析可知,CORD的出发点是面向网络智能化的要求,特别是SDN/NFV/云计算等技术的引入后网络功能的变化,对机房和DC布局等的带来影响,重新设计和构建新一代网络机房。对于运营商现行的体制来说,CORD的研究范畴跨越了现有机房基础设施专业的管辖范畴,需要从虚拟化网络功能等上层需求出发,贯穿通用基础设施,进一步落实到对机房空间、空调电源等的整体改造升级。

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图5 CORD的研究范畴

从具体的关注点来说,CORD应该重点考虑以下几个方面:

(1) 核心需求:从需求看,目前重点关注两点。一是网络业务云化后,未来不同“云”均将部署于不同层面DC机房,比如网络NFV后既要求高性能计算也有高转发要求,一般来说,控制面网元可以部署于中心/区域DC,位置敏感性网元可部署于本地DC;政务云等私有云需要按照政企用户规模分布于不同的DC中,其中中小型政企一般要求靠近客户,而且物理隔离,因此建议部署于本地DC。二是网元形态变革驱动DC层级化变化,如图6所示,相比当前机房设置,未来机房局点层级、承载网元、数量规模等都将发生较大变化。CO将由传统4级逐步向3级演变,在城域内更趋向分布式部署,而且需要满足NFVI物理和虚拟网元长期共存。

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图6 网元变化对CO的潜在影响

(2) 基础设施云化和机房改造:统一的NFVI和云资源池必然是今后CO的主要需求来源,为此需要考虑硬件资源层(云基础设备,包括服务器+存储+网络)和虚拟化层的协同,特别是对承载在硬件上的虚拟资源的管理。目前来看,运营商现有的云资源池服务器基本满足NFV承载需求,但是在服务器的定制、对VIM能力的实现上还需要进一步加强。目前国内运营商正在经历PSTN退网的过程,该工作理论上也将为CORD工作提供机房资源,需要特别注意的是,这些退网机房在空间面积、电源空调、承重净高等方面需要符合一定的条件(比如面积在100平米以上、承重在6KN/平米以上),才能为今后网络DC所用,否则进行改造的代价太大反而可能得不偿失。

(3) CO/DC的布局:结合我国运营商现有机楼布局的特点和未来演进方向,我们认为无论是商业云服务、还是电信网络NFV,可采用“区域DC+本地DC”部署,兼顾集中化、属地化和最佳体验。在骨干层面,可以设置全国中心DC和区域(省级)DC,部署按集团/省集约的网络功能,通常设置在省会及有需求大中型本地网。在本地层面,由本地DC解决因为部署与接入控制相关的网络功能,在本地网范围需进行分布式设置,不再划分层级。

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图7 层级化的网络DC分布

(4) 网络组织:DC化改造之后,特别是分层布局的演变,承载网络的连接需要解决本地DC内外的互联问题,特别是多个DC间流量的合理调度和疏导。以城域网为例,现行的流量主要终结于BRAS/MSE的状况需要加以改变,不同的流量需要分流部署在不同网络DC内的虚拟化网元中,因此存在着不同分流点的模式,比如可以在MSE位置进行分流,也可以在汇聚交换机的位置进行分流。同时,跨DC间的横向流量也会逐步上涨,采用扁平化、健壮性Spine-Leaf二层组网架构,任意两点之间任意逻辑互联一跳可达,将是城域网今后的一个趋势。

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图8 城域内网络承载的示例



 


  

本文转自d1net(转载)


     


总体来讲,CORD代表着运营商网络重构的一个重要方向,也是今后运营商需要着力实施的一个工作,但是目前业界在这方面的研究还只是起步阶段。尤其是与现网资源和网络条件深度结合的具体操作方案上还比较缺乏,比如具体R-CORD、E-CORD如何落地部署,尚未看到可实施的案例。要真正推进落实,不仅是理念、概念层面的分析,还需要结合具体可量化的业务场景和明确的业务定义,给出CORD的规范,才能指导实际大规模部署应用。

本文分享了我们在CORD专项研究方面的一些思考,以及部分省市试点工作遇到的问题和经验,希望抛砖引玉,加强运营商在这方面的实际推进力度,探索出一条中国运营商的CORD之路。

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