CO機房重構推進邊緣DC建設研究

張嗣宏

摘 要：傳統電信網絡架構封閉，難以滿足互聯網+時代的業務需求，需要對網絡架構進行變革，向以數據中心為基礎的SDN/ NFV新型網絡進行轉型。文章從CO重構的角度，探索如何利用現網的電信機房，進行DC化改造，通過逐步引入虛擬化電信業務，實現網絡轉型。

關鍵詞：CO重構；邊緣DC；SDN；NFV

電信運營商正面臨從傳統網絡向SDN/NFV為代表的新型網絡變革的挑戰和機遇，數據中心將成為未來電信網絡的核心載體之一。現網中存在的大量通信機房和通信設備如何改造，如何能夠既充分利用現有的機房資源，又逐步實現傳統網絡向SDN/NFV新網絡的轉型，成為擺在運營商面前的一道難題，CO（Central Office）機房重構因此成為當前運營商研究的重點課題。

目前海外主流運營商及相關的組織機構已經開始進行CO重構的研究，這其中以美國的AT&T和歐洲的Orange、DT為典型代表。AT&T目前的研究進展較為領先，已經在ONF2015峰會上進行了固網CORD（Central Office Re-architected as a Datacenter）的相關Demo展示，該方案主要由固網網元虛擬化（包括vBNG，vCPE，vOLT三個網元）、CORD內的leafspine組網方案、編排管理方案（XOS編排器）三大方案構成，具體如圖1所示。

AT&T CORD方案的特點：（1）網元虛擬化方案比較激進和徹底，除OLT中的PON MAC由于光器件的特殊特性采用專用硬件外，其余網元功能完全采用純軟件的方式在COTS通用服務器上實現。（2）DC內部組網采用白盒交換機組成leaf-spine無阻塞交換矩陣，由SDN控制器集群通過openflow協議對Fabric交換機進行控制。（3）vBNG、vOLT作為SDN App運行在SDN控制器平臺上。

除了海外運營商外，國內運營商也開始思考如何通過對本地網CO重構實現邊緣DC的建設。SDN/NFV網絡將以三級DC架構（中心DC、區域DC和邊緣DC）為基礎，已經成為國內運營商的共識。與互聯網公司相比，數量眾多、接近用戶的屬地化邊緣DC是電信運營商的核心優勢和重要資產。邊緣DC主要覆蓋本地網層面，滿足本地業務接入，關注低時延和用戶體驗提升。邊緣DC建設的重點就是對現有的本地網CO進行重構。

2 本地網CO重構

本地網CO的重構可以分為2個方面：一CO機房的物理改造，二是CO機房中傳統網元設備的NFV化改造。

在物理改造方面，新型數據中心與傳統通信機房相比，在功率密度上有較大的提升，傳統電信專用設備每機架功率密度約2～4kW，而數據中心的IT機架可以容納20～30臺服務器，功率密度將提升到每機架10～20kW，因此對機房的電力、空調都提出更高的要求。此外，由于數據中心具備彈性伸縮的特性，可以比傳統機房覆蓋用戶數提升數倍乃至十幾倍，數據中心的數量將比CO機房有大幅減少，單個數據中心內放置的COTS服務器、網絡等設備數量也將大幅提升，需要預留足夠面積的機房空間。如果按照每20萬寬帶用戶，每用戶平均流量5Mbps計算，大概需要預留20個機架位置、60m2空間。邊緣DC覆蓋的用戶數越多，所需預留的機房空間也要同比增加，滿足彈性擴容需求。因此，在邊緣DC的物理局所選擇上，需要綜合考慮電力、空調、面積及光纖資源等多個因素，選擇合適的CO機房進行改造。由于PSTN退網已經騰空一些機房，建議優先從PSTN退網機房中選擇條件合適的進行DC化改造。

在CO機房中傳統網元的NFV化改造方面，需要結合業務的特點和技術的演進來分階段分步驟完成。目前本地網內通信機房從橫向按照專業可以大致分為交換、數據、傳輸、綜合四大類型，從縱向可以分為骨干、城域核心、業務控制和接入4個層級。不同專業、不同層次的設備是否進入DC，以及進入DC的時間次序都存在著差異，需要綜合考慮。

當前x86服務器的主要優勢在于計算能力較為強大，而在轉發性能上相對還偏弱，因此，與業務控制強相關、偏重于計算能力的網元和功能將優先進行虛擬化改造進入DC，而對于高轉發要求的網元改造時機尚不成熟，如AR/CR等高端路由器，另外涉及光傳輸、無線射頻等偏物理層的網元也不適合虛擬化改造。考慮專業特性，各專業傳統設備的改造思路如下：（1）PSTN等固網交換類設備隨著PSTN改造及固移融合自然退網。（2）BNG設備優先引入NFV化的控制面部署在邊緣DC，核心/骨干路由器設備機房暫時保持。（3）光傳輸機房仍然保留，部分服務于固網交換的本地傳輸也將自然退網。（4）接入類機房將向NG接入方向演進，呈現微云化、類DC的特征；硬件上專用硬件和IT硬件結合，部分接入匯聚機房未來可改造為邊緣DC的遠端模塊，服務于部分下沉網元，改善用戶體驗。

綜合考慮，未來邊緣DC中包含的虛擬化網元主要有vBNG控制面、vCPE控制面、vOLT控制面、vCDN、vEPC用戶面、vBBU控制面等幾類，本文建議根據業務的實際需求和技術成熟度，分3個階段演進。

階段一：從本地網PSTN機房中挑選條件較好的進行DC改造試點，部署云管理平臺、SDN控制器，并將vBNG/vCPE等控制面虛擬化部署進入邊緣DC，BNG設備集中到邊緣DC，實現BNG的資源池化，節約BNG擴容成本，解決部分站點BNG設備數量過多、機房空間不足的問題，同時采用BNG硬件轉發面，仍然保持電信級處理能力；vCDN，vEPC-U下沉，減少城域網穿透流量，降低時延，提升用戶體驗。

階段二：隨著4K視頻等大帶寬業務的推廣，業務流量大幅增長，原有BNG轉發面能力難以滿足需求，逐步引入新型高性能通用轉發面，并實現vBNG/vEPC/vCPE等多網元共享統一的轉發資源池；采用分布式DC，彈性部署，服務于業務動態部署，vCDN緩存可以有選擇地下沉到部分OLT局所，進一步提升熱點區域用戶體驗，該下沉局所通過光纖接入邊緣DC，作為邊緣DC的遠端模塊；引入CRAN架構，BBU池化，實現無線資源集中控制和管理，降低OPEX，提升小區邊緣速率，提升用戶體驗。

階段三：邊緣DC內各網元VNF逐步實現組件化，運營商可以基于組件靈活搭建各類功能，提供差異化的隨需網絡；BBU虛擬化，進一步實現無線基站的資源共享、彈性伸縮，降低成本。

各網元在各階段的虛擬化演進過程如表1所示。

3 結語

綜上所述，CO機房重構為邊緣DC將成為運營商向SDN/ NFV架構演進的重點，各類網元設備向SDN/NFV演進之路不能一蹴而就，需要綜合考慮業務特性和技術成熟度，合理規劃，逐步推進。

Study on Central Office Refactor to Push Edge DC Deployment

Zhang Sihong

（Nanjing ZTE Software Co.， Ltd.， Nanjing 210012， China）

Abstract： Traditional telecom networks are closed， it is difficult to satisfy the service requirements of internet+ era the network architecture need to change to new SDN/NFV network which based on data center. This paper from the perspective of CO refactor， explores how to leverage exist telecom central offices， how to refactor as a data center， and achieve the network transformation target through the gradual introduction of virtual telecom services.

Key words： CO refactor； edge DC； SDN； NFV