SDN和NFV在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的最新趨勢

　　Iccsz訊 現(xiàn)今，有線和無線技術(shù)正在競爭下一代接入網(wǎng)絡的支配權(quán)。由于帶寬的巨大需求，光網(wǎng)絡仍會在接下來的發(fā)展中扮演著主要角色。其中，PON是公認的寬帶架構(gòu)。這種技術(shù)能夠促使網(wǎng)絡融合，比如，開發(fā)電話網(wǎng)絡的移動前傳和回傳業(yè)務。盡管如此，混合解決方案將很有可能在很多場景中應用。

        在本文中，業(yè)務融合和統(tǒng)一的網(wǎng)絡控制和管理機制被認為是通過合適的系統(tǒng)接口使能數(shù)據(jù)平面集成之外的技術(shù)的關(guān)鍵。為應對上文所述的需求，SDN成為了控制平面和數(shù)據(jù)平面分離的關(guān)鍵，開發(fā)開源軟件以適用不同操作系統(tǒng)的編排平臺。其中一個開源協(xié)議就是OpenFlow 協(xié)議，最初設想被應用于二層交換機和三層路由器。特別的，在OpenFlow 網(wǎng)絡節(jié)點，控制和轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離是通過定義好的API接口來實現(xiàn)的，API接口可以用來通過OpenFlow協(xié)議構(gòu)造流表，用于完成過濾，查找在data path和交換機節(jié)點之間轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包。

        虛擬化領(lǐng)域，是SDN的補充項目。它定義了一個使用通用的硬件軟件資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡功能和服務，也稱為網(wǎng)絡功能虛擬化。NFV在接入網(wǎng)領(lǐng)域的一個值得關(guān)注的例子就是CORD 計劃(端局重構(gòu)為數(shù)據(jù)中心)。CORD旨在于將現(xiàn)有的專屬的硬件設備虛擬化，并且開發(fā)在商業(yè)硬件上運行的相應的軟件。CORD的基礎(chǔ)設施將基于白盒設備，ONOS, Openstack和 XOS這些開源架構(gòu)。因此CORD的目標是利用簡化的GPON 光網(wǎng)絡單元系統(tǒng)作為用戶前提，接入點配置G.fast終端柜和光線路終端芯片提供最低級別的L1/L2 GPON功能。

        HYDRA提出的CORD也有相似的基于SDN/NFV的融合服務的目標，不過范圍更大。HYDRA正在開發(fā)一個融合的多樣網(wǎng)絡和計算基礎(chǔ)架構(gòu) ，用來提升該高分布式的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，比CORD推進NFV更接近末端用戶，是一個被霧計算啟發(fā)的模型?；顒舆h程節(jié)點(ARN)聚合來自多個異構(gòu)接入網(wǎng)絡的業(yè)務，并通過純傳輸繞過MAN分片，以這種方式集成接入和核心段，導致性能增強和清晰開銷的優(yōu)勢。在HYDRA中，來自異構(gòu)接入系統(tǒng)和微數(shù)據(jù)中心(μ-DC)基礎(chǔ)設施的業(yè)務的流量在ARN中聚合，提供給網(wǎng)絡功能和應用/服務，以訪問網(wǎng)絡，計算和存儲的資源池方案與將數(shù)據(jù)來回傳輸?shù)竭h程的備選方案作比較。圖1給出了ARN的示意圖。

圖1：將SDN控制平面抽象表示為基于GPON的訪問域作為分級交換機級聯(lián)

　　當前使用基于SDN的接入系統(tǒng)的方法

　　基于SDN的控制平面的GPON接入系統(tǒng)的工作仍處于早期階段，尚未商定接口標準化。指示性地給出了基于SDN的控制平面在接入中的高級演示 ，修訂了OpenFlow協(xié)議，用于將使用OpenFlow協(xié)議的城域網(wǎng)和使用L2RS路由器頂級接口基于OpenFlow控制器的GPON接入網(wǎng)相融合?？刂破矫婕軜?gòu)類似于圖2的上部所示的架構(gòu)，其中OF在接入集線器處終止，并且GPON接入段通過OF代理經(jīng)由南向接口管理到GPON管理系統(tǒng)。然而，基于OF的集成的提出超出了到回傳網(wǎng)絡的接入集中器接口，防止GPON接入段無縫地集成到公共SDN控制平面。

圖2：SDN控制平面集成，將基于GPON的訪問域表示為分級交換機級聯(lián)

　　基于商用GPON接入系統(tǒng)的原型實現(xiàn)

　　如上所述，HYDRA旨在聯(lián)合編排多個異構(gòu)網(wǎng)絡接入，因此OF不需要定制拓展。為此，需要抽象以隱藏PON特定細節(jié)，同時允許對其操作的有效處理。 例如，GPON的傳輸匯聚(TC)層(其中QoS被管理)使用多個內(nèi)部標識符(如端口ID和Alloc-ID)來分別尋址邏輯連接和上游T-CONT(業(yè)務容器)隊列。因此，我們建議將接入段仿真為分層交換機的級聯(lián)，其中OLT和與同一PON段相關(guān)聯(lián)的ONU被表示為單個OF交換機(圖2)。使用此交換機級聯(lián)模型的GPON的表示如下：業(yè)務流被識別為上行(VS)，下行(DS)和多播(MC)。如圖2所示，每個ONU具有多個離散客戶端需要被映射到對應于具有不同優(yōu)先級的虛擬輸出端口的內(nèi)部T-CONT隊列口。最后，來自OLT的輸出連接到朝著核心或到μ-DC的用于數(shù)據(jù)處理或發(fā)起數(shù)據(jù)服務的“L2交換機”轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務。在DS中，流量匹配用于將流量定向到適當?shù)腛NU端口，同時自動分配Port-ID，同時在客戶端端口應用US流量匹配規(guī)則。由ONU支持的每個T-CONT被表示為在其中US流被定向的網(wǎng)絡端口中的隊列，其中相關(guān)的Alloc-ID被自動分配。 同樣，當使用此方案時，Port-ID可以自動分配。 對于MC流，對于每個目的地ONU，應當使用類型為“全部”的“動作集”。為了演示上述功能，我們開發(fā)了一個基于阿爾卡特朗訊智能服務訪問管理器(ISAM 7330)GPON系統(tǒng)的測試平臺，如圖3所示。服務和QoS控制是通過基于REST的應用程序啟動的，用于通信的傳統(tǒng)控制器(例如，F(xiàn)loodlight，OpenDaylight)。 接入節(jié)點代理(ANA)與控制器通信并自動將消息轉(zhuǎn)換為廠商特定的CLI命令。為了演示該方法，在上游方向考慮應用視頻流服務。 使用兩個TCONT2類型隊列分布，保證速率為3Mb / s和20Mb / s。 圖3中的虛線矩形示出了PON抽象。 在這種情況下，使用從PC1(ONU1)到PC7(Core)傳送視頻數(shù)據(jù)的VLC服務器生成流視頻服務(上行方向)。

圖3：ARN節(jié)點原型SDN實現(xiàn)

　　為了說明通過OF在我們的測試臺中控制GPON的QoS，執(zhí)行以下操作：從ONU1(p2)的第一端口進入GPON網(wǎng)絡的流量首先被轉(zhuǎn)發(fā)到Q1。此時，流視頻服務促進可用的高帶寬，并且以高QoS傳送。 然后，我們假設運營商正在將SLA改變?yōu)榈扔谳^低帶寬的操作條件，因此通過使用OF應用，其改變相應的參數(shù)，并且OF流修改消息(OFPT_FLOW_MOD)從控制器傳遞到ANA 。在ANA中，該消息被適當?shù)剞D(zhuǎn)換為CLI命令，其改變PON網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)和QoS方案以便適應新的要求。 在CLI命令的自動執(zhí)行之后，進入端口p2的流量被轉(zhuǎn)發(fā)到Q0。 從接收視頻(PC7)的用戶觀察到所提供的服務的速率從20Mb / s到3Mb / s的降級。 在PC7中，一個工具在整個場景執(zhí)行時間監(jiān)視網(wǎng)絡流量，其結(jié)果如圖4所示。

圖4：OF流，消息和網(wǎng)絡監(jiān)控

　　結(jié)論

　　我們已經(jīng)表明，GPON抽象可以通過標準化OF協(xié)議的方式來實現(xiàn)。 這是使用公共SDN控制平面和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)集成多種LANs，來聯(lián)合協(xié)調(diào)網(wǎng)絡資源分割和共享,以及網(wǎng)絡功能虛擬化的的重要一步。