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(jiǎn)介基于NFV框架的虛擬化BRAS功能，可運(yùn)用于電信級(jí)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(chǎng)景下的虛擬BRAS,從功能上來(lái)說(shuō)與傳統(tǒng)數(shù)通領(lǐng)域的BRAS設(shè)備沒(méi)有什么差別，可以把它看作是一臺(tái)軟件定義的BRAS或者SR設(shè)備，可通過(guò)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(tái)上加載NAT軟件，可以得到虛擬的運(yùn)營(yíng)級(jí)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(tái)包處理的能力達(dá)到一定程度，理論上可以將核心路由器

2、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(jí)IP承載網(wǎng)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，核心網(wǎng)邊緣設(shè)備的智能化是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵?；贜FV框架的vBRAS嚴(yán)格基于ETSI標(biāo)準(zhǔn)NFV架構(gòu)來(lái)實(shí)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(tái)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(diǎn)內(nèi)虛擬機(jī)層面的HA,運(yùn)資源中硬件資源的內(nèi)部可靠性等等。本章節(jié)重點(diǎn)介紹基于NFV框架的vBRAS所應(yīng)用的組網(wǎng)場(chǎng)景。圖表1家庭寬帶PPPoE接入圖表2IPoE接入vCPE每個(gè)子接口對(duì)應(yīng)一個(gè)PG,并配置接入網(wǎng)關(guān)地址及相應(yīng)IPPO

3、OL;每PG下的用戶(hù)通過(guò)vCPE動(dòng)態(tài)獲取的上行出口地址以NAT的方式進(jìn)行上網(wǎng);vRadius對(duì)每個(gè)終端帳號(hào)密碼進(jìn)行AAA;接入網(wǎng)元、vCPE、vBRAS之間做雙機(jī)備份，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。圖表3IPTV組播流量在vBRAS之上為三層組播；vBRAS終結(jié)用戶(hù)的PPPOE認(rèn)證；用戶(hù)發(fā)出IGMP加入請(qǐng)求，在組播控制點(diǎn)MSER終結(jié)，并注入到相應(yīng)組播路由中；業(yè)務(wù)流通過(guò)DR下發(fā)，通過(guò)接入二層網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給相應(yīng)的用戶(hù)圖表4綠色上網(wǎng)目前只做LAC;LNS節(jié)點(diǎn)一般由集中式防火墻來(lái)完成;vRadius可以拆分為公眾vRadius和綠網(wǎng)vRadius,vRadius根據(jù)用戶(hù)用戶(hù)名是否是綠網(wǎng)用戶(hù)決定是否要轉(zhuǎn)發(fā)給綠網(wǎng)vRadi

4、us。圖表5ServiceChain結(jié)合其他NFV虛擬網(wǎng)元，如vCPE、vFirewall、vLoadbalance等，基于SDN實(shí)現(xiàn)servicechain,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活部署及控制，同時(shí)可以向終端客戶(hù)提供FWaaS、LBaaS等增值業(yè)務(wù)，創(chuàng)造新的運(yùn)營(yíng)模式及利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。三、業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)方案NFV場(chǎng)景下的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)也是一臺(tái)路由器，具架構(gòu)設(shè)計(jì)也可以參考傳統(tǒng)數(shù)通路由器設(shè)備的架構(gòu)，于是控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的設(shè)計(jì)思想就成為了軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的唯一準(zhǔn)則。因此與傳統(tǒng)設(shè)備相類(lèi)似，系統(tǒng)的軟件體系架構(gòu)可分為控制平面(Controlne)與數(shù)據(jù)平面(DataPlane)兩大部分。并且基于功能組件可復(fù)用的考慮，

5、系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了內(nèi)核平面(KernelPlane),對(duì)諸如內(nèi)存管理，定時(shí)器，公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供了統(tǒng)一的應(yīng)用封裝工.交撮機(jī)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(tái)）主要負(fù)責(zé)配置、監(jiān)控分析、業(yè)務(wù)分發(fā)及管理等功能，通過(guò)底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)系列虛擬化服務(wù)器進(jìn)行具體業(yè)務(wù)控制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。管班下面圖表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，具結(jié)構(gòu)如上圖所示從軟件系統(tǒng)模塊來(lái)分，可以分為：配置管理子系統(tǒng)、報(bào)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：IntelDP&iC_=戶(hù)9?=XWQztdAOQ-ffrrEP3CXprltupbb二«

6、vpmd"ahmlM.=p-ibrwjxwlf四、運(yùn)維網(wǎng)管方案在網(wǎng)管運(yùn)營(yíng)方面，可以由NFV的網(wǎng)管支撐系統(tǒng)(MANO)來(lái)完成。ETSI中的MANO指的是NFV的ManagementandOrchestration,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(duì)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。NFVMiMmcn兄削uhlilKhefiiratwviNFV人聞ntnNW*,(vkiiunpncwii1)lheru'lcivnctVN1KunhijandILirtiuliMxi比同口加口

7、uf4OrW-Of'VnftnfjinNnrrtirteikfx»inUt圖表8ETSINFV標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)其中VNFM(VNFManager)作為對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的管理，主要包含以下核心功能：VNF的創(chuàng)建和終結(jié)VNF的設(shè)置VNF配置VNF監(jiān)控VNF故障的自動(dòng)治愈恢復(fù)和擴(kuò)展伸縮，即Scalein/outNFVO(NFVOrchestration)的核心功能: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(ForwardingGraph)調(diào)用VNFM來(lái)做跨多個(gè)VIM的NFV安置資源檢查和分配使用SDN技術(shù)(SDN控制器或SFCAPI)來(lái)實(shí)現(xiàn)VNFForwardingGraphNFV

8、deud圖表9VbrasMANO使用MANO的優(yōu)勢(shì)：防止設(shè)備廠商鎖定，可以靈活部署多個(gè)廠商提供的VNF,NFVOrchestrator編排的流程基本是與具體的VNF獨(dú)立無(wú)關(guān)的；各個(gè)廠家的VNF具體的差異可以通過(guò)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的plugin插件和驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；最后，可以鼓勵(lì)NSD(NetworkServiceDescriptor)和VNFD(VNFDescriptor)的標(biāo)準(zhǔn)化。MANO的具體功能如下負(fù)責(zé)VNF、NS實(shí)例的管理，包括NS查詢(xún)、NS回收操作，NS實(shí)例化等NS實(shí)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(shí)例關(guān)聯(lián)關(guān)系的管理。NS在實(shí)例化過(guò)程中的狀態(tài)：部署中，部署失敗，部

9、署成功。只有每個(gè)構(gòu)成元素中至少有一個(gè)實(shí)例成功，才認(rèn)為NS部署成功，否則即為部署失敗。NS在回收過(guò)程中的狀態(tài)：回收中，回收失敗，回收成功。只有每個(gè)VNF實(shí)例都回收成功，才認(rèn)為NS回收成功，否則即為回收失敗。NFVO層提供NS實(shí)例拓?fù)鋱D的restapi接口供GUI調(diào)用，基于拓?fù)鋱D完成拓?fù)涔芾恚∟S實(shí)例創(chuàng)建、啟動(dòng)、更新、查詢(xún)和終止。NFV平臺(tái)的管理和監(jiān)控則從不同層次提供對(duì)NS、VNFD、VNF的狀態(tài)監(jiān)控、告警查詢(xún)。NFV平臺(tái)收集虛擬資源池所有可用資源，記錄創(chuàng)建和銷(xiāo)毀NS實(shí)例過(guò)程中對(duì)虛擬資源的使用和釋放，形成整個(gè)管理域內(nèi)的虛擬資源視圖，有效完成對(duì)虛擬資源的監(jiān)控和告警。NFVO匯總VIM收集底層硬件

10、和虛擬資源告警信息、VNFM收集VNF告警信息。NFVO從VNFM收集VNF實(shí)例使用的硬件和虛擬資源故障告警與VNF實(shí)例故障告警進(jìn)行關(guān)聯(lián)。根據(jù)用戶(hù)制定的策略可以支持故障自動(dòng)恢復(fù)。五、性能指標(biāo)vBRAS設(shè)備性能指標(biāo)指標(biāo)值備注vBRASPPPoE上線速率600個(gè)/秒vBRASPPPoE最連接32K三層接口轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件路由轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件用戶(hù)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件6-3-vBRASE層接口轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試.pdf6-4-vBRA潞由轉(zhuǎn)發(fā)6-5-vBRASB戶(hù)側(cè)轉(zhuǎn)性能測(cè)試.pdf發(fā)性能測(cè)試.pdfvBRAS設(shè)備HA性能指標(biāo)協(xié)議類(lèi)型故障類(lèi)型上行丟包下行丟包BGP上行鏈路故障974ms974ms下行鏈路故障1.01s1.0