SDN/NFV技術在接入網的應用研究

◆馮南梓

（廣東省電信規劃設計院有限公司 廣東 510630）

SDN/NFV技術在接入網的應用研究

◆馮南梓

（廣東省電信規劃設計院有限公司 廣東 510630）

隨著互聯網業務的快速發展，接入網作為城域內重要的承載網絡，對運營商業務發展和用戶體驗起關鍵作用。本文從接入網網絡現狀入手，分析了接入網現狀和面臨的問題，研究了SDN/NFV技術在接入網的應用。

接入網；SDN/NFV

0 引言

隨著寬帶中國戰略的出臺，固定寬帶和移動寬帶加速發展，各運營商大力推進光纖到戶網絡建設，光接入網已經成為最重要的通信基礎設施之一。光接入網設備和業務耦合緊密，導致業務部署復雜、業務開放周期長、新業務往往需要開發新設備才能部署、無法適應業務及使用模式的快速變化和創新需求。運營商接入網規模大、廠家數量眾多、海量網絡設備的維護和管理復雜。為了滿足業務快速增長，在接入網層面，將光接入網技術與SDN/NFV結合，通過轉發與控制分離，實現海量接入設備與業務解耦，CPE功能虛擬化，使寬帶接入網向智能靈活、可管可控的演進成為運營商關注焦點。

1 SDN/NFV接入網的驅動力

城域網是在城域范圍內組建的，用于實現個人和企業用戶的語音、視頻、數據等多種業務接入、匯聚和轉發，包括城域骨干網、業務控制層和光纖接入網。

接入網主要由用戶家里的CPE（客戶終端設備）、PON OLT和匯聚交換機組成。其中家庭用戶的CPE通過CDN網絡接入局端PON OLT設備，局端匯聚交換機對OLT上行鏈路進行收斂后接入業務控制層設備MSE。

接入網經過多年的建設，在設備能力、網絡結構等方面顯示出不能滿足業務發展的趨勢：

（1）接入網通常是多廠商、多類型設備進行組網，不同廠商和類型設備之間兼容性差，設備管理和業務開通相互獨立，缺乏靈活的異構網絡資源調度機制，網絡資源利用率低，而且可擴展性差，不利于未來光接入網的統一管理和技術升級。

（2）接入網差異化能力不足，多業務承載能力差，缺乏有效的QoS保證機制。

（3）用戶設備通常放置在接近用戶家庭的位置，數量眾多，設備分散、部署環境復雜、設備不同意等特征，運維成本高，但管理效率低。

（4）技術耦合度高，業務流程相對固化，運營支撐系統封閉，導致新技術、新業務和新建設模式引入周期長，建設成本高、靈活性不足。

SDN/NFV是一種新型的網絡架構，通過將網絡的控制與轉發分離，實現底層設備可編程化控制，從而達到網絡靈活配置與開放的目標。SDN/NFV從架構上打破了傳統專用設備形成的僵化、封閉控制體系，降低設備生產成本，簡化運營，提高網絡運維效率。目前SDN/NFV技術在光接入網應用得到廣泛關注，并形成了一系列關鍵技術。SDN/NFV 技術為光接入網發展提供了新的思路，如控制與轉發分離、虛擬化以及集中控制等特點，使光接入網設備逐漸具備智能控制功能。

2 SDN/NFV接入網關鍵技術

2.1 統一的網絡管理

接入網應用 SDN技術，可將接入點的控制與轉發分離。接入點的控制平面集中到內嵌式控制面設備或外置控制器中，實現可編程的用戶業務轉發。如果采用內嵌式控制面，轉發面與控制面分離，接入點簡化為可編程轉發設備，實現末端設備海量接入，并與業務分離，加快業務引入速度。運營商可以將整個虛擬接入網作為一個虛擬接入點，在網管系統上對其進行統一管理，避免海量設備管理 IP 地址分配和維護。多業務、多接入方式和自定制化模式都可以統一到虛擬接入節點，實現單一 IP管理、單一集中式轉發表控制、屏蔽接入網內部細節，從而簡化了運維過程。

2.2 多業務承載

單業務單物理接入網承載的建網模式，在多業務承載下存在設備成本和管理成本高的弊端。應用 SDN的接入網通過可開放的API，使運營商在一個物理接入網上根據需求定義各種虛擬業務承載網絡。SDN接入網在網絡維護、自主控制和管理上可節省成本，提高專業化管理以及快速引入新業務。

2.3 網絡自動化，即插即用

面對多種接入方式，SDN接入網可屏蔽接入物理拓撲，一個虛擬接入點僅僅下發一張轉發表，并由接入控制器將轉發表自動分解和下發到各個物理接節點，實現接入自動配置成網。新增的接入設備可自動注冊到虛擬接入節點中，實現即插即用；網管人員不感知接入子網內各個節點或拓撲的部署變化，從而極大簡化運維成本和管理復雜度、加快業務部署速度。

3 SDN/NFV接入網應用場景

3.1 OLT解耦

傳統 OLT設備的控制板通過專用接口來控制、管理和配置交換板和PON下行接口板。通過對將傳統OLT控制板上的控制層功能（包括ONU綁定和驗證、IGMP、OAM及用戶VLAN分配管理等）轉移達到X86通用服務器上運行，使控制板被SDN控制器取代。同時，交換板被白盒交換機取代，作為TOR交換機。OLT設備的線卡也將被開放PON線卡刀片服務器取代。使整個OLT拆分為多個功能模塊。

3.2 CPE解耦

接入網 CPE 快速部署和業務升級的靈活性是接入網需要重點關注的問題，也是降低運維成本的關鍵。為了降低在 CPE引入新業務和調整的復雜性，CPE的部分功能可以部署在網絡側，如CPE原內置的DHCP和NAT等軟件功能可轉移到核心機房通用服務器的VM容器里， CPE硬件部分保留在用戶家庭，使用戶側CPE設備的功能要求降低，CPE專注于二層數據轉發。

3.3 即插即用

遠端節點的控制平面轉移到內嵌式控制面或外置控制器等網元后，遠端節點只保留簡單的二層轉發平面，不需要三層功能、IP 地址或者其他高層功能配置。這種實體網關可以簡化遠端節點的創建過程和業務開通過程，有效降低 OPEX。

圖1 接入網即插即用示意

3.4 多業務承載

根據不同的用戶和業務構建不同的虛擬網絡，管理權限按域劃分，資源按需分配，從而實現在多業務場景下業務間相互獨立、相互隔離、互不影響的目標，提升用戶的業務體驗，簡化網絡部署，降低運維成本。

圖2 多業務承載示意圖

4 未來展望

SDN /NFV 可在架構上打破傳統接入網專用設備形成的僵化、封閉的控制模式，降低設備生產的成本，并簡化網絡運營過程，提高網絡運維的效率。隨著SDN和NFV技術不斷完善，接入網將會以高質量網絡匹配業務應用發展對網絡的需求，大大提升用戶體驗，為業務規模化運營打下提供良好支撐。