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中国移动基于NovoNet的三层解耦最佳实践

2017-12-14 10:46    it168网站原创  作者: 厂商投稿 编辑: 李雪薇

  【IT168 案例】网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)是未来网络转型的两大基础。网络功能虚拟化利用虚拟化技术将传统的软硬一体的物理设备进行软硬件分离,将网元功能软件部署在通用硬件和虚拟资源池上,实现网络功能软件的快速部署和容量按需灵活分配。软件定义网络通过控制与转发分离,实现对流量流向的集中管理和调度。

  以NFV、SDN为基础的网络转型实质是用IT技术再造CT网络,核心目标是软件化的网络和自动化智能化的编排。NFV/SDN网络转型将对运营商的组网、建设、运维和服务提供模式带来颠覆性的改变,需要与之相匹配的研发及产业合作模式。为了探索相关技术,积累转型经验,国际主流运营商均已着力推进NFV/SDN技术产品成熟并开展技术验证、试验及小规模商用工作。

  中国移动从2015年开始启动了未来网络转型研究,提出了以新型数据中心(TIC)和新型网络、新型大脑为核心的面向三层解耦的NovoNet未来网络目标架构,并于2016年12月启动由上海、广东、浙江、北京、研究院NovoNet实验室等五个节点组成的NovoNet试验网,联合业界12家主流CT和IT公司,重点对三层解耦、多业务虚拟化、多业务资源池共享、NFV/SDN融合等领域进行了试验验证,旨在加快三层解耦的成熟,验证未来网络目标架构的可实施性。

  同时,为了探索未来网络运维管理经验,中国移动于2015年8月开始启动多个省市的vIMS试点,联合业界14家主流CT和IT公司,重点对两层解耦进行验证,同步推动三层解耦的配对验证,并力争于2018年规模商用vIMS系统。

  1. 中国移动面向的三层解耦的未来网络总体设计

  中国移动基于NFV/SDN的未来网络的总体设计架构是扁平化的分层数据中心架构实现多种电信服务的云化部署,通过SDN等智能化调度实现数据中心间的高效路由。数据中心将以标准化的TIC电信集成云的方式进行构建。

  中国移动未来网络可以概括为三个要素:

  ● 新型数据中心(TIC):未来网络中,通过新建及将传统电信机房升级为TIC数据中心,组成一张包含核心TIC、边缘TIC两类TIC节点的全国性网络,其中核心TIC节点用于部署控制面虚拟网元/系统,边缘TIC节点用于部署媒体面和接入层虚拟网元/系统,从而实现电信网的控制面集中和媒体面下沉。

  新型数据中心作为未来网络的基础构件,通过内部架构的模块化和标准化,以及配置和部署的模板化,可实现快速复制和部署上线。TIC内部架构包括其依赖的硬件资源(含通用硬件、专用硬件等),网络连接(含网络链路和网络设备等)和部署的虚拟软件(含虚拟层平台软件、虚拟层管理软件、MANO模块、SDN控制器等)。TIC的整体架构采用三层解耦方式构建,即硬件、虚拟层和虚拟网元全解耦,多个虚拟网元共用统一的虚拟层。TIC作为一个有机整体,可外联IP专网、CMNet、网管网等外联网络,从而实现TIC内部业务(或网元)的外部连接、TIC内管理模块与外部管理模块的互通、外部访问TIC内部模块等需求。

  ● 新型网络:TIC新型数据中心间通过SDN统一实现TIC节点间端到端连接,实现跨TIC节点业务自动开通。同时在骨干网具备流量调优和调度能力后,可借助广域网控制器实现跨TIC流量灵活调度。

  新型网络包括数据中心内网络和数据中心间网络。数据中心内采用SDN混合组网方案,网络分为底层(Underlay)网络和SDN重叠网(Overlay)网络。数据中心间网络包括各TIC节点内SDN网关设备、广域网边缘转发设备及网内转发设备组成。

  ● 新型大脑:通过在域内和跨域两个层次搭建统一的SDN/NFV协同编排器,实现网络、网元和业务的管理编排调度和能力的对外开放。

  新型大脑以协同编排器为主,通过和OSS、EMS、VIM为主的FCAPS运维管理功能相结合,共同实现统一的智能化管理体系。编排管理功能由Orchestrator协同编排器、VNFM和VIM组成,分别负责网络服务的编排调度、虚拟化网元的编排调度和虚拟资源的编排调度功能。FCAPS运维管理功能由OSS、EMS、VIM、PIM承担,负责虚拟化网元应用层、虚拟资源和物理资源的FCAPS管理功能。

中国移动基于NovoNet的三层解耦最佳实践

  图2-1 未来网络架构

  2.中国移动面向三层解耦目标架构的试验网

  2.1 试验网总体安排

  中国移动于2016年12月启动由上海、广东、浙江、北京、研究院实验室等五个节点组成的未来网络试验网,联合业界12家主流CT和IT公司,重点对三层解耦、多业务虚拟化、多业务资源池共享、NFV/SDN融合、未来网络目标架构等领域进行了试验验证,旨在加快三层解耦的成熟,验证未来网络目标架构的可实施性。

  NovoNet试验网一阶段以中国移动研究院NovoNet实验室为基础,覆盖为上海、浙江、广东三个试验省份。重点验证三大业务(NB-IoT、sCPE、E-BoD)与虚拟层的解耦,并验证TIC架构。

中国移动基于NovoNet的三层解耦最佳实践

  图2-1 NovoNet试验网一阶段主要节点

  NovoNet试验网二阶段仍以中国移动研究院NovoNet实验室为基础,新增北京为试验省,共涉及上海、浙江、广东、北京四个试验省。二阶段重要验证NB-IoT、sCPE、E-BoD和vBRAS四个业务在三层解耦架构下的功能和性能。其中研究院NovoNet实验室重点负责TIC预集成、SDN配对和业务性能测试,外场试验点负责多个完整TIC搭建、TIC内和TIC间SDN测试以及多业务功能、可靠性测试。

中国移动基于NovoNet的三层解耦最佳实践

  图2-2 NovoNet试验网二阶段主要节点

  2.2 试验网总体成果

  截至2017年10月,试验网共计成功搭建14个TIC,其中研究院实验室和外场各7个TIC,分别包括3个核心TIC和4个边缘TIC。完成了包括3个I层厂商、3个Orchestrator厂商、4个虚拟网元厂商、1个SDN控制器厂商在内的三层解耦集成配对。解耦过程中发现问题122个,其中包括42个I层软件问题,30个MANO问题,19个硬件问题。制定7本测试规范分册,共162个用例,涵盖虚拟层、 EPC/CPE/E-BoD/vBRAS业务和SDN等三大部分部件,通过典型用例验证多厂商在三层解耦架构下的各项指标。共计完成测试例137项,包括I层测试39项,vCPE测试13项,E-BOD测试26项,MANO测试19项,vEPC测试32项,SDN测试8项。

  试验网在以下几方面取得重要成绩:

  1) 通过大量三层解耦配对工作,初步验证三层解耦的可行性。

  试验网三层解耦的验证主要从功能、性能、可靠性和安全四个方面展开。

  功能方面,通过试验网一阶段验证初步证明,通过制定细粒度的虚拟层技术要求,可以实现异厂商的不同Guest OS的虚拟网元运行在统一的虚拟层上。具体技术要求需考虑软件版本统一、虚拟设备兼容性、虚拟部署参数和创建参数统一等。同时对上层虚拟网元也存在一定要求,包括软件版本统一、使用通用指令集、安装引导路径规范、网络规范等。

  性能方面,初步验证异厂商多业务运行在统一虚拟层上,彼此业务性能互不影响,不会因为某个业务的CPU占比提高影响相邻其他业务性能。

  可靠性方面,初步验证了三层解耦架构下业务可靠性方案。同时梳理形成了三层解耦后虚拟层和业务可靠性联动机制。

  试验网二阶段计划从复杂话务模型下业务性能和安全等几个方面进一步验证三层解耦架构。

  2) 通过大量集成测试工作,获得了大量的一手经验和数据,并据此初步形成了电信集成云总体架构,为NFV/SDN产业未来网络架构提供了架构参考和建议。

  3) 推动三层解耦产业进一步成熟,完成三层解耦架构下包括NB-IoT、E-BoD、sCPE、vBRAS在内的多业务的虚拟化实现,发现并解决大量问题。

  4) 依托中国移动Open NFV实验室和未来网络试验网,聚合形成跨ICT的21家合作伙伴,通过试验网,推动虚拟层发展、整合或自然淘汰,促进了产业成熟。

  5) 依托试验梳理集成流程,形成自动化集成与交付工具。

  3. 中国移动面向核心网NFV商用的试点

  3.1试点总体安排

  为强化实践探索,论证NFV技术方案的可行性和产品成熟度,从2015年10月起中国移动组织广东、浙江、河北、山东、陕西、安徽6省、9厂家以IMS虚拟化为切入点开展了NFV现网试点工作。

中国移动基于NovoNet的三层解耦最佳实践

  面向NFV商用的试点工作共分为三个阶段,第一阶段试点于2015年10月启动,以NFV关键能力验证为重点,包括硬件、虚拟层、网元、MANO、组网五大领域内容;第二阶段试点于2016年8月启动,全面验证软硬解耦技术架构,并对安全、性能、可靠性方面进行了评估,同时对部分场景进行三层解耦试点;第三阶段试点于2017年6月启动,在IMS虚拟化的基础上增加了NB-IOT和短信中心的全面业务试点,验证虚拟化NB-IoT核心网、IMS和短信中心的商用能力,并扩大三层解耦试点验证。

  3.2试点总体成果

  截止2017年10月,依托IMS、NB-IOT虚拟化试点已完成各专题领域关键技术方案研究以及规范体系编制,涉及31本技术规范和测试规范,1180个用例,5360个测试项。

  NFV试点在以下几方面取得重要成绩:

  1) 全面验证NFV商用能力,推动虚拟化NB-IOT、IMS、短信中心业务于2018年正式商用。

  2) 推动产业成熟,在MANO规范体系、软硬解耦等层面制定多厂家共同认可的企业标准,形成业界统一认识。

  3) 依托试点,组建了面向NFV商用的技术研发体系,包括硬件、虚拟层、虚拟化网元、MANO和网管、组网、安全六大领域。

  4) 结合省公司一线团队,摸索NFV新型网络的实际编排运维方法,积累经验,为后续建立新型网络管理体系打造基础。

  4. 客户价值和意义

  中国移动试验网项目面向未来网络架构,侧重网络转型和能力积累。针对包括NB-IoT、E-BoD、sCPE、vBRAS在内的多个业务实现虚拟化和云化,构建并充分验证基于新型数据中心、新型网络、新型大脑的未来网络,实现统一的业务编排和资源调度,并推动了三层解耦和协同编排调度相关产业的成熟。

  中国移动NFV核心网试点项目面向商用契机,针对近期急需商用、技术较为成熟的业务,率先推动虚拟化试点和商用,积累大量NFV/SDN经验,加速网络转型。在构建上充分考虑目前核心网现状,基于现有机房按需改造。在统一编排技术尚不成熟的前提下,采用单厂商、单系统的编排调度。并培养NFV/SDN软件系统的运营运维能力。

  中国移动面向NFV/SDN的试验和试点工作是相互促进、螺旋上升的。一方面试点项目紧贴商用迫切需求,对已经成熟的技术加速推动现网商用,将复杂待解决问题交由试验网进一步研究验证。另一方面试验网项目不断试错迭代,将成熟的技术引入试点。通过试验网和试点,中国移动发现并解决了三层解耦和未来网络编排管理方面的大量问题,进一步推动了产业的成熟,但尚有不少问题亟待通过标准化和开源组织以及业界力量共同解决,进一步推动产业成熟和共同成长。

标签: 中国移动 , SDN
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