云網協同時代運營商IP承載網發展探索

劉泳平

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 518038）

1 云網協同時代運營商IP承載網的發展現狀分析

IP承載網主要負擔著聚合用戶、應用以及網絡資源的效果，同時也為轉發流量的實現提供支持。由于IP承載網本質上屬于地域性網絡，因此在運營商實際運行理念差異性的影響下，各個IP承載網的形態之間也具備較高的不同性。站在業務運營方面來看，可以將IP承載網細化為多業務分離承載、單一網絡融合承載這兩種類型。其中，多業務分離承載主要以業務定位為依據，在不同的IP骨干網中承載其服務質量要求具有差異性的業務；單一網絡融合承載主要以同一IP骨干網承載所有的業務。站在拓撲結構方面來看，可以將IP承載網細化為格狀網絡、匯聚型網絡這兩種類型。其中，格狀網絡不設置核心節點，主要設計參數為節點間距，確保相鄰節點之間的距離可達即可。匯聚型網絡則必須要設置核心節點，且不對節點間距等參數展開重點規劃。

2 云網協同時代運營商IP承載網的新技術分析

2.1 虛擬化技術

虛擬化技術主要指的是計算元件運行在虛擬的基礎上，而不是真實的基礎上。在實踐過程中，可以同時運行多個操作系統，而且每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率[1]。

從本質上來看，虛擬化技術對軟硬件資源邏輯實施抽象化處理，并依托對邏輯單元、流程等的優化組合，實現功能升級。在IP承載網的發展中，傳統網元的分布式組網方式、“面向問題”發展模式為導致其整個體性能、運行可靠性下降的主要因素，而虛擬化技術的應用就能夠避免上述因素對IP承載網組網與運行的負面影響。對于虛擬化技術而言，其可以細化為計算機虛擬化、網絡虛擬化以及存儲虛擬化，將三者結合應用，能夠達到顯著強化IP承載網計算性能、存儲性能、可拓展性能、網絡彈性的效果。

2.2 SDN技術

SDN（軟件定義網絡）屬于一種軟件集中控制、網絡開放的三層體系架構，其中包含著控制層、應用層與轉發層這三個層次結構。其中，控制層主要承擔著實現網絡操作系統功能的任務，對網絡資源展開集中性給管理；應用層主要承擔著對網絡業務實施呈現和抽象網絡模型的任務；轉發層主要承擔著分組交換的功能。在SDN技術的支持下，依托可編程接口，上層應用以及下層網絡之間的資源交互現實效率得到大幅提升，推動了IP承載網相應能力、反應靈敏程度提高的效果，進一步強化了IP承載網的集約能力。

2.3 NFV技術

NFV（網絡功能虛擬化）技術主要依托對x86等通用性硬件以及虛擬化技術的應用，實現對具備很多功能的軟件處理的承載。在NFV技術的支持下，網絡設備功能的實現不再過多依賴專用硬件，因此總體設備成本表現出極為明顯的下降趨勢；資源之間的靈活性共享也成為現實，且可以根據業務的現實需求完成自動部署等。總體而言，NFV技術為CT技術與IT技術的加速融合提供有力支持，也為云網協同時代下IP承載網的優化升級提出新的技術思路。

3 云網協同時代運營商IP承載網的發展趨勢分析

3.1 架構優化

在當前的云網協同時代背景下，用戶對于網絡服務的及時程度更為關注，而在長時間的發展中，IP承載網更加側重于快速數據分組、可靠轉發的實現，主要目標為對流量整體實施優化。此時，IP骨干網、城域網等的協同實效性偏低，雖然整體架構具有較高的可靠性與穩定性，但是也難以在更短的時間內達到明顯變化流量與應用的效果。基于這樣的情況，出于對提升用戶實際體驗的考量，以“體驗圈”為核心實現IP承載網的優化調整是必然選擇。對于“體驗圈”來說，其主要代表著擁有相同或是相似流量、用戶特征，或是依托特定地域范圍為核心構建起的網絡區域。以此為基礎展開網絡架構的調整，可以達到強化網絡流量流向集中程度與有序程序的效果，并為相應區域內的用戶提供更好服務，豐富用戶體驗。實踐中，需要依托現有網絡架構，將城域網、IDC以及IP骨干網展開連接，形成在特定范圍內擁有更高網絡體驗的網絡體系，即完成“體驗圈”的構建。

基于“體驗圈”構建的架構優化策略具體如下：依托“體驗圈”中所設定出的區域范圍，在IP骨干網內設置出區域中心節點，即IP骨干網的樞紐節點，承擔起疏導、轉接“體驗圈”內外流量的任務；盡可能在大型IDC或是城域網的所在區域內設定區域中心節點，避免相應區域內部的主要流量產生路徑繞轉的問題；在同一“體驗圈”內，需要引入至少一對IP骨干網區域中心節點，滿足組網穩定性需求；參考地域范圍、行政區域、節點重要程度等設定除區域中心節點之外的區域接入節點，且不與區域外的節點展開連接，相應區域接入節點主要承擔著的接入、轉發本地流量的任務。

3.2 IP-傳輸協同

對于IP-傳輸協同組網來說，其主要承擔著降低IP流量物理路徑繞轉的任務，以此實現對IP-傳輸之間的拓普網絡一致性的穩定。出于對資源調度動態化、精細化的考量，必須要完成資源協同，主要完成以下幾項問題的有效處理：第一，為了更加匹配IP業務統計的特點，傳輸技術在更新發展中更為傾向于分組化內核的應用，并突破以往的波分、時分復用方式，拓展復用方式，以此達到增高數據鏈路層以及下層次資源整體利用率的效果。第二，引入靈活度更高的容器、封裝與映射技術，推動傳輸單元中數據分組實際承載效率提升的目標，以此保證所有顆粒度IP都可以在傳輸網絡中獲取匹配的承載。第三，對傳輸層與IP層實施協同調度，推動整體資源的利用效率。

IP-傳輸協同調度的主要目標在于，利用傳輸層、IP層之間得信息互通共享，可以達到按照實際需求分配資源的效果，并同時強化流量傳輸效果。實踐中，可以應用通用多協議標簽交換協議，在統一控制平面的支持下完成對轉發平面、IP層協同性調度。就當前的情況來看，IP-傳輸協同組網模式已然成為現實，且IP與傳輸正分別展開著SDN場景與相關技術的驗證。在未來的發展中，統一控制面的融入成為主流趨勢，通過分別對南北接口、兩專業控制器實施對接，能夠達到提升調度協同層次的效果。

3.3 網絡-應用協同

在網絡-應用協同的支持下，網絡承載效率及應用部署均得到較為明顯的優化，為用戶提供更好的服務體驗。依托CDN實現“存儲換寬帶”以及“內容就近推送”，即可達到網絡-應用協同組網的現實需求，為視頻業務的大規模展開提供更優質條件[2]。同時，受到當前網絡應用范圍、程度不斷提升的影響，處于部署更多業務與應用的考量，強化網絡能力開放是必然選擇。對于網絡能力開放來說，其主要指在網絡分層解耦的基礎上，對網絡能力進行抽象、封裝，用以實現用戶與上層應用調用，是網絡-應用協同的一種形式。

傳統網絡模式中，包含網元管理、路徑管理、業務管理、轉發能力等均在“盒子”內被封裝，此時，網絡資源調配、業務部署等工作則難以達到理想水平，且整體工作量相對較大。而實現網絡-應用協同就能夠避免上述問題的發生，實踐中，要逐漸對網元中包含的多種能力展開抽象，并在封裝的支持下，為上層應用的運行提供支持。依托網絡能力開放的實現，上層應用能夠迅速調用出底層資源，促使業務上線速度得到進一步提升，達到業務運轉效率提高的效果，并實現對運營商資源的優化配置。

就當前的情況來看，對網絡能力開放的研究依舊處于初級階段，普遍依托協議擴展、路徑決策能力抽象與封裝的方式，提升流量調度能力。這樣的模式屬于增強型能力開放，以特定場景下局部流量調度單為例進行說明，在實踐中，需要在區域核心節點附近完成集中控制器的安裝，并結合成熟度相對較高的南向接口協議（包括BGO flowspec等），對設備下發策略與指令，以此實現設定的目的。在未來的發展中，完成對網絡資源的多顆粒度、多維度的調度是主要發展方向，需要積極促進用戶管理能力逐步向上層開放。

4 結束語

綜上所述，在云網協同時代背景下，其在業務、技術等方面均發生較大變化，推動著IP承載網的技術升級。依托虛擬化技術、SDN技術、NFV技術的應用，IP承載網的功能實現升級。同時，在當前與未來的發展中，架構優化、IP-傳輸協同、網絡-應用協同為云網協同時代運營商IP承載網研究與發展的重點內容。