基于NFV的虛擬化BRAS組網(wǎng)方案

1、基于NFV的虛擬化BRAS組網(wǎng)方案一、 NFV方案簡介基于NFV框架的虛擬化BRAS功能，可運用于電信級城域網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、大中型園區(qū)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、校園網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、創(chuàng)新型社區(qū)及家庭業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。NFV場景下的虛擬BRAS，從功能上來說與傳統(tǒng)數(shù)通領(lǐng)域的BRAS設(shè)備沒有什么差別，可以把它看作是一臺軟件定義的BRAS或者SR設(shè)備，可通過軟件模塊的靈活組合搭配，映射到基于不同硬件架構(gòu)的傳統(tǒng)路由器。比如在x86通用硬件平臺上加載NAT軟件，可以得到虛擬的運營級NAT設(shè)備；換而加載BRAS軟件，可以得到虛擬的家庭業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)路由器設(shè)備。甚至在虛擬技術(shù)發(fā)展到一定階段，虛擬平臺包處理的能力達到一定程度，理論上可以將核心路由

2、器虛擬化。二、 NFV組網(wǎng)方案IP網(wǎng)絡(luò)正處在向智能化的電信級IP承載網(wǎng)轉(zhuǎn)型的過程中，核心網(wǎng)邊緣設(shè)備的智能化是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵?；贜FV框架的vBRAS嚴格基于ETSI標準NFV架構(gòu)來實現(xiàn)，系統(tǒng)層面能夠做到轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離，資源層面可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，提升網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度靈活性和利用率，網(wǎng)元層面由傳統(tǒng)的軟硬件一體化網(wǎng)元變?yōu)榛诮y(tǒng)一云平臺的NFV虛擬網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)元，并且在容災(zāi)方案上考慮站點內(nèi)虛擬機層面的HA，運資源中硬件資源的內(nèi)部可靠性等等。本章節(jié)重點介紹基于NFV框架的vBRAS所應(yīng)用的組網(wǎng)場景。圖表 1家庭寬帶PPPoE接入圖表 2 IPoE接入Ø vCPE每個子接口對應(yīng)一個PG，并配置接

3、入網(wǎng)關(guān)地址及相應(yīng)IP POOL； Ø 每PG下的用戶通過vCPE動態(tài)獲取的上行出口地址以NAT的方式進行上網(wǎng)；Ø vRadius對每個終端帳號密碼進行AAA；Ø 接入網(wǎng)元、vCPE、vBRAS之間做雙機備份，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。圖表 3 IPTVØ 組播流量在vBRAS之上為三層組播； Ø vBRAS終結(jié)用戶的PPPOE認證； Ø 用戶發(fā)出IGMP加入請求，在組播控制點MSER終結(jié)，并注入到相應(yīng)組播路由中； Ø 業(yè)務(wù)流通過DR下發(fā)，通過接入二層網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給相應(yīng)的用戶。 圖表 4 綠色上網(wǎng)Ø 目前只做LAC； Ø

4、 LNS節(jié)點一般由集中式防火墻來完成；Ø vRadius可以拆分為公眾vRadius和綠網(wǎng)vRadius， vRadius根據(jù)用戶用戶名是否是綠網(wǎng)用戶決定是否要轉(zhuǎn)發(fā)給綠網(wǎng)vRadius。 圖表 5 Service Chain結(jié)合其他NFV虛擬網(wǎng)元，如vCPE、vFirewall、vLoadbalance等，基于SDN實現(xiàn)service chain，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活部署及控制，同時可以向終端客戶提供FWaaS、LBaaS等增值業(yè)務(wù)，創(chuàng)造新的運營模式及利潤增長點。 三、 業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)方案NFV場景下的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，從本質(zhì)上來說也是一臺路由器，其架構(gòu)設(shè)計也可以參考傳統(tǒng)數(shù)通路由器設(shè)備的架構(gòu)，于

5、是控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的設(shè)計思想就成為了軟件架構(gòu)設(shè)計的唯一準則。因此與傳統(tǒng)設(shè)備相類似，系統(tǒng)的軟件體系架構(gòu)可分為控制平面（Control ne）與數(shù)據(jù)平面（Data Plane）兩大部分。并且基于功能組件可復(fù)用的考慮，系統(tǒng)中還設(shè)計了內(nèi)核平面（Kernel Plane），對諸如內(nèi)存管理，定時器，公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供了統(tǒng)一的應(yīng)用封裝。圖表 6產(chǎn)品系統(tǒng)組成如上圖所示，控制層（云化的管理平臺）主要負責(zé)配置、監(jiān)控分析、業(yè)務(wù)分發(fā)及管理等功能，通過底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動系列虛擬化服務(wù)器進行具體業(yè)務(wù)控制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。圖表 7 內(nèi)部架構(gòu)從功能面分析，可分為管理平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。從軟件系統(tǒng)模塊來分，可以分為：配置管理子

6、系統(tǒng)、報文處理子系統(tǒng)、協(xié)議支撐子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)。具體模塊組成如下圖所示：四、 運維網(wǎng)管方案在網(wǎng)管運營方面，可以由NFV的網(wǎng)管支撐系統(tǒng)（MANO）來完成。ETSI 中的MANO指的是NFV的Management and Orchestration，主要包含三大模塊，分別是NFVO、VNFM以及VIM。下圖包含了MANO的全景，它產(chǎn)生的背景主要是基于對網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化做通用管理的訴求，MANO具體的功能模塊是圖中的右半部分。圖表 8 ETSI NFV標準架構(gòu)其中VNFM（VNF Manager）作為對虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的管理，主要包含以下核心功能：Ø VNF的創(chuàng)建和終結(jié)&#

7、216; VNF的設(shè)置Ø VNF配置Ø VNF監(jiān)控Ø VNF故障的自動治愈恢復(fù)和擴展伸縮，即Scale in/outNFVO（NFV Orchestration）的核心功能：Ø 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的編排，即編排管理一系列的VNFs和轉(zhuǎn)發(fā)圖（Forwarding Graph）Ø 調(diào)用VNFM來做跨多個VIM的NFV安置Ø 資源檢查和分配Ø 使用SDN技術(shù)（SDN 控制器或SFCAPI）來實現(xiàn)VNF Forwarding Graph圖表 9 Vbras MANO使用MANO的優(yōu)勢：Ø 防止設(shè)備廠商鎖定，可以靈活部署多個廠商提供的

8、VNF，NFV Orchestrator 編排的流程基本是與具體的VNF獨立無關(guān)的；Ø 各個廠家的VNF具體的差異可以通過業(yè)界標準的plugin插件和驅(qū)動來實現(xiàn)；Ø 最后，可以鼓勵NSD（Network Service Descriptor）和VNFD（VNF Descriptor）的標準化。MANO的具體功能如下Ø 負責(zé)VNF、NS實例的管理，包括NS查詢、NS回收操作，NS實例化等NS實例的生命周期管理中完整的流程，還包括了NS生命周期內(nèi)業(yè)務(wù)鏈與VNF實例關(guān)聯(lián)關(guān)系的管理。Ø NS在實例化過程中的狀態(tài)：部署中，部署失敗，部署成功。只有每個構(gòu)成元素中至少

9、有一個實例成功，才認為NS部署成功，否則即為部署失敗。Ø NS在回收過程中的狀態(tài)：回收中，回收失敗，回收成功。只有每個VNF實例都回收成功，才認為NS回收成功，否則即為回收失敗。Ø NFVO層提供NS實例拓撲圖的rest api接口供GUI調(diào)用，基于拓撲圖完成拓撲管理，包括NS實例創(chuàng)建、啟動、更新、查詢和終止。Ø NFV平臺的管理和監(jiān)控則從不同層次提供對NS、VNFD、VNF的狀態(tài)監(jiān)控、告警查詢。NFV平臺收集虛擬資源池所有可用資源，記錄創(chuàng)建和銷毀NS實例過程中對虛擬資源的使用和釋放，形成整個管理域內(nèi)的虛擬資源視圖，有效完成對虛擬資源的監(jiān)控和告警。Ø NFVO匯總VIM收集底層硬件和虛擬資源告警信息、VNFM收集VNF告警信息。Ø NFVO從VNFM收集VNF實例使用的硬件和虛擬資源故障告警與VNF實例故障告警進行關(guān)聯(lián)。根據(jù)用戶制定的策略可以支持故障自動恢復(fù)。五、 性能指標Ø vBRAS設(shè)備性能指標指標值備注vBRAS PPPoE 上線速率600 個/秒vBRAS PPPoE 最大并發(fā)連接32K三層接口轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見附件路由轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見附件用戶側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見附件 Ø vBRAS設(shè)備HA性能指標協(xié)議類型故障類型上行丟包下行丟包BGP上行鏈路故障974ms974ms下行鏈路故障1.01s1.01