NFV和SDN技術在油田企業網中的部署探討

李亭縈

[摘 要]油田企業網網絡功能虛擬化實現了網絡設備軟件功能和硬件功能的解耦合，改變了現有網絡部署和運營的模式。軟件定義網絡將控制面和轉發面相分離，提高了網絡智能化程度和轉發效率。本文分析了NFV和SDN的定位、關系，并探討了如何協同部署NFV和SDN。

[關鍵詞]NFV技術;SDN技術;油田企業網

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.20.025

[中圖分類號]TP393.02[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2018）20-00-02

0? ? ?引 言

近年來，隨著物聯網以及網絡等相關技術的發展，接入寬帶的家庭用戶單位成倍提升，信息技術公司的傳統工作模式面臨著巨大挑戰，如何切實提升設備資源的利用效率、優化復雜系統以及新業務的管理和維護，成為當務之急。SDN、NFV和云計算等新技術逐漸成熟，作為網絡技術環境轉型實踐的工具作用日漸突出，能夠將傳統通信機房改造為靈活開放的網絡云，從而實現CT和IT的有機結合和良性互補。

1? ? ?油田局域網現狀

基于波分環網，油田骨干核心部署在龍南、紅區、機關信息中心3個節點，每個核心節點部署2臺高端路由器，構成雙核心進行冗余備份，其中在機關信息中心部署2臺核心交換機。骨干匯聚層路由器部署在龍南、紅區、南區等分公司，以10 G以太網、雙歸屬方式上聯到龍南、紅區核心路由器。在龍南等17個分公司各部署骨干匯聚層路由器2臺。

2? ? ?固定網絡新思路和新架構

在網絡架構設計上，信息技術公司下一個階段的主要發展目標，在于推動以語音和數據為核心的結構朝向與以內容和流量為核心的數據中心網絡架構改變。在該架構下，主要包括核心TIC層和邊緣TIC層。核心TIC層：核心TIC以控制、管理、調度職能為核心，主要承載控制面網元和集中化的媒體面網元、CDN和骨干流量轉發。邊緣TIC層：邊緣TIC主要面向三大媒體面，以承載媒體流終結功能為主。新型網絡總體架構如圖1所示。

將固定寬帶網絡應用于以TIC為基礎的新型網絡架構中，涉及的網元主要包含BRAS-CP（BRAS控制面）、BRAS-UP（BRAS轉發面）、S-CPE（業務CPE）以及物理CPE。各自的功能和定位如下。

BRAS-CP和BRAS-UP屬于BRAS的范疇。BRAS-CP定位為用戶控制管理部件，部署于核心TIC，其主要職責在于實現用戶接入管理，同時對用戶在接入過程中的質量以及計費等方面進行控制。BRAS-UP則是作為L3網絡邊緣及用戶策略執行部件而存在，主要負責部署邊緣TIC，同時包括流量轉發及用戶流量控制等。

S-CPE和物理CPE屬于CPE的范疇：S-CPE部署于邊緣TIC，定位為用戶應用中心，包含家庭用戶的各種業務平臺及增值服務;物理CPE部署于用戶側，定位為用戶管道中心，負責用戶流量接入運營商網絡。其中，BRAS-CP和BRAS-UP的概念來源于轉控分離vBRAS技術，下文將主要圍繞該技術進行相關探討。

傳統BRAS面臨的挑戰是多方面的，并且很多方面因素同時會出現交叉相互影響，因此在分析的過程中需要盡量厘清主干問題，重點包括如下幾個方面。首先，資源利用率低的問題最為突出。在傳統工作模式下，BRAS會同時作為用戶接入時候的計費網關，與IP網絡的3層邊緣兩個身份存在，使控制面和轉發面緊密耦合在一起，也會在性能層面上出現相互影響的特征，不利于充分發揮控制面和轉發面的性能。其次，管理維護復雜。在BRAS體系中，由于設備為數眾多，因此在實現全網部署的時候，就必然需要對每一個設備進行設置。當網絡不斷擴張的時候，涉及的設備會出現激增的局面，從而大大增加工作量，對于網絡環境中故障的確定和排除，也無法迅速落實、完成。最后，業務開通緩慢同樣不容忽視。在此種工作模式下，控制平面和數據平面深度耦合，引入新技術會對現有網絡設備形成依賴，設備同步更新成為網絡系統發展與擴大的瓶頸，會造成新技術的部署周期過長，阻礙了網絡本身的發展。

3? ? ?轉控分離vBRAS技術架構

為全面應對傳統BRAS面臨的挑戰，中國移動率先提出了控制轉發徹底分離的全新vBRAS架構。其控制面采用虛擬化或者云化方式實現，而轉發面則依賴硬件實現，通過軟硬件的分離，實現兩個層面的解耦。

這種控制轉發分離的vBRAS架構有如下特點。首先，實現了轉發面和控制面完全分離，有利于分別靈活擴容，彼此之間的制約關系就此打破。其次，對控制面進行集中化，或者云化，能夠實現對控制面進行更為集中的控制，而云化則有助于在擴容等相似領域實現彈性擴展，能夠大大簡化系統的運行與維護。而對于轉發面而言，則多展開本地化處理，考慮到轉發面流量偏大的問題，本地化能夠妥善應對大流量數據傳輸需求。再次，對于控制面引入軟件實現方式，引入該技術主要是考慮到控制面具有計算密集的特征，因此更為適合軟件運行。與之對應的轉發面則多依賴硬件實現，做此選擇的主要依據是因為轉發面屬于流量密集型，高性能的硬件比較適合此種需求的應對，并且對于大Session小流量場景可以采用虛擬化實現。最后，在控制面與轉發面之間，還應當注意引入標準接口，高標準化可以提升整個系統的實現效率，并且當發生故障的時候，也更容易進行故障定位。

此種技術結構具有顯著的優勢，其將轉發和控制進行分離，完全實現了結構，大大提升了系統的靈活性。并且將控制面從整個框架環境中解放出來，專注于計算密集型的表項管理，而轉發面則可以依賴硬件提升轉發效率，等于從兩個角度同時提升工作質量。

4? ? ?轉控分離vBRAS功能劃分

這種分離的系統結構，同樣從功能上帶來了變化，其中，控制面（BRAS-CP）主要負責面向用戶提供控制管理服務，主要包含用戶控制管理（UCM）、用戶接入控制、用戶認證授權計費、地址管理（AM）和配置管理（CM）等功能模塊。而在系統中，轉發面（BRAS-UP）的職責為面向用戶提供策略執行服務，同時肩負3層網絡邊緣職能，主要包含流量轉發、QoS、流量統計等純轉發面功能，除此以外，包括單播/組播路由協議以及MPLS（LDP/TE）等管道類控制面功能，也均保留在這一層予以實現。做如此處理的主要原因是當前BRAS層面流量不均衡問題并不明顯，不需要移入控制層面然后利用SDN技術解決流量不均衡問題。另外，如果只考慮BRAS的虛擬化和SDN化，無法有效解決城域網流量均衡問題。將來在解決流量均衡問題時，需要將BRAS、SR、CR等網元的控制面都納入SDN Controller進行統籌考慮，才能進行流量的全局調度從而實現均衡（如圖2）。

5? ? ?轉控分離vBRAS接口

對于控制轉發分離vBRAS架構的接口，主要包含控制面（BRAS-CP）向上的北向接口以及控制面（BRAS-CP）和轉發面（BRAS-UP）之間的南向接口。其中，控制面（BRAS-CP）和轉發面（BRAS-UP）之間的南向接口共有3種類型，即報文上送接口、配置下發接口以及表項下發接口。而油田網絡將會以BRAS-CP為核心，將接口標準化作為下一步的核心推進職責，實現轉發面和控制面的徹底解耦、促進網絡能力開放。

6? ? ?結 語

網絡是不斷迭代向前發展的過程，推動固網結構向新型網絡轉變就是當前的重要趨勢之一。這種技術層面的轉變，一方面是改進既有框架的不足，另一個方面也是滿足數據傳輸需求的必然選擇。只有深入分析其中的細節之處，才能妥善部署、優化改善，最終推動網絡環境不斷改善。

主要參考文獻

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