在用戶為“王”的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，各互聯(lián)網(wǎng)廠商紛紛搶占業(yè)務(wù)入口，爭奪用戶資源，如推出面向家庭用戶的智能路由器。但無論廠商在終端上如何爭奪，在網(wǎng)絡(luò)管道上都會(huì)終結(jié)在城域網(wǎng)POP（Point Of Presence，即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供點(diǎn)或局端）入口，運(yùn)營商占據(jù)著天然的地利，但傳統(tǒng)POP存在的種種問題，使得運(yùn)營商局限于在網(wǎng)絡(luò)管道提供商。因此，構(gòu)建具有互聯(lián)網(wǎng)基因的云POP，把握入口優(yōu)勢，掌控客戶資源，成為運(yùn)營商業(yè)務(wù)成功轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

    虛擬化、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的興起和成熟，帶來了新的業(yè)務(wù)交付方式，也改變了舊的商業(yè)創(chuàng)新模式。在這一變革中，互聯(lián)網(wǎng)廠商充分發(fā)揮了新技術(shù)的優(yōu)勢，靈活創(chuàng)新、快速交付，為用戶提供了豐富的業(yè)務(wù)和良好的體驗(yàn)，在市場競爭中優(yōu)勢越來越大，而電信運(yùn)營商卻逐步變成了單純的網(wǎng)絡(luò)管道提供商，面臨著越來越大的競爭壓力。

    為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和市場競爭，運(yùn)營商需要引入互聯(lián)網(wǎng)模式，采用虛擬化、SDN、NFV等新技術(shù)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行革新。

    一、城域網(wǎng)POP的問題和需求

    在以提供網(wǎng)絡(luò)管道為主要運(yùn)營模式的傳統(tǒng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中，城域網(wǎng)POP點(diǎn)的BRAS（Broadband Remote Access Server，即寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器）、MSE（Multi Service Edge，多業(yè)務(wù)邊緣設(shè)備）、或SR（Service Router，即業(yè)務(wù)路由器）等設(shè)備都是由專屬設(shè)備組成的，雖然能基本滿足寬帶業(yè)務(wù)運(yùn)營需求，但很難快速響應(yīng)業(yè)務(wù)靈活部署的需求。

    1.設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)能力不匹配，現(xiàn)網(wǎng)BRAS、SR等設(shè)備的控制平面多存在瓶頸，很多廠商的設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)都能到40G、100G線速，宣稱用戶數(shù)能到3萬～6萬，但實(shí)際應(yīng)用中并發(fā)用戶到1萬多，就不能接入新用戶了，這時(shí)CPU占用率已經(jīng)已到70%~80%了，而實(shí)際帶寬利用率還不到50%。

    2.設(shè)備的靈活性擴(kuò)展性差，隨著增值業(yè)務(wù)的部署，傳統(tǒng)的城域網(wǎng)匯聚設(shè)備越來越凸顯出業(yè)務(wù)特性開發(fā)響應(yīng)周期長、L4-L7業(yè)務(wù)能力偏弱的問題。現(xiàn)網(wǎng)存在不同廠家的BRAS設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，都需要與AAA服務(wù)器對(duì)接，導(dǎo)致周期長，升級(jí)難，兼容差。

    3.缺乏對(duì)用戶和業(yè)務(wù)的識(shí)別，目前設(shè)備以簡單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)為主，缺乏對(duì)用戶業(yè)務(wù)深度分析，及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘功能，無法提供個(gè)性化業(yè)務(wù)。

    4.設(shè)備管理運(yùn)維難度大，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備都是專屬和封閉的系統(tǒng)，每個(gè)廠家的設(shè)備都需要獨(dú)立配置和控制，無集中統(tǒng)一控制平面和管理系統(tǒng)，導(dǎo)致管理復(fù)雜，運(yùn)維成本很高。

    5.設(shè)備資源利用率低，現(xiàn)有設(shè)備一旦采購，硬件資源和擴(kuò)展槽位都已確定，無法按業(yè)務(wù)發(fā)展需求進(jìn)行平滑擴(kuò)容，導(dǎo)致一些設(shè)備資源無法充分利用。

    二、構(gòu)建城域網(wǎng)云POP的思路和步驟

    隨著SDN、NFV等技術(shù)的不斷發(fā)展，及產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，將這些技術(shù)應(yīng)用到POP點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的城域網(wǎng)POP進(jìn)行改造升級(jí)，已經(jīng)成為運(yùn)營商的普遍共識(shí)。但是也應(yīng)該看到，這個(gè)改造過程不可能一蹴而就，更不能將現(xiàn)有建設(shè)推倒重來，而是需要結(jié)合實(shí)際情況逐步進(jìn)行演進(jìn)，可以分為以下三個(gè)階段。

    1.采用NFV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)POP硬件和軟件解耦

    NFV由運(yùn)營商首先提出，主要目標(biāo)就是為了解決運(yùn)營商面臨的網(wǎng)絡(luò)問題和業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，它通過基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器、存儲(chǔ)和交換設(shè)備，來取代運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的那些私有專用的網(wǎng)元設(shè)備。

    不同的運(yùn)營商面臨的實(shí)際情況不一樣，所處的競爭環(huán)境也有差異，因此，在NFV的應(yīng)用上采用的策略和方向也不盡相同，有先從BRAS設(shè)備虛擬化入手的，也有先在虛擬化CPE上嘗試的，兩個(gè)解決的問題各有側(cè)重，但最終方向都是利用NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化。

    CPE虛擬化

    如上圖所示，CPE的虛擬化是將原來部署在用戶家庭的物理CPE設(shè)備的3層以上功能上收到POP，形成一個(gè)新的vCPE產(chǎn)品形態(tài)，家庭側(cè)的物理CPE簡化為簡單的二層CPE，負(fù)責(zé)有線、無線等設(shè)備的接入，大大的降低了設(shè)備投資和維護(hù)成本，整個(gè)方案組成如下：

    ?簡化的二層CPE設(shè)備：低成本、易管理，部署在家庭側(cè)。

    ?新增的vCPE設(shè)備：采用NFV技術(shù)，運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器上，部署在POP點(diǎn)，是用戶業(yè)務(wù)的關(guān)鍵入口。

    ?智能管理平臺(tái)：統(tǒng)一的自助門戶，智能應(yīng)用和增值業(yè)務(wù)推送平臺(tái)。

    從上述方案描述可以看出，vCPE的部署為運(yùn)營商搭建了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)入口和開放平臺(tái)，因此，這種部署模式絕不僅僅在于替代現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)，而在于面向智能家居市場，為終端用戶建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)門戶，當(dāng)運(yùn)營商需要推出一個(gè)新業(yè)務(wù)時(shí)，不需要更換用戶家中的小盒子，只需要在局端軟件升級(jí)無需運(yùn)維人員登門更換與調(diào)試家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備；簡化了家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的功能，增強(qiáng)設(shè)備健壯性。

    BRAS虛擬化

    如上圖所示，vBRAS主要是利用NFV技術(shù)，將物理BRAS設(shè)備的硬件和軟件進(jìn)行解耦，實(shí)現(xiàn)：

    ?虛擬化：BRAS設(shè)備虛擬化，用標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器替代原有物理BRAS設(shè)備，負(fù)責(zé)用戶的接入認(rèn)證、及業(yè)務(wù)功能。

    ?高可靠性：兩臺(tái)vBRAS使用IRF技術(shù)進(jìn)行1:1堆疊，在提供業(yè)務(wù)級(jí)熱備和高可靠的同時(shí)，體現(xiàn)了傳統(tǒng)BRAS備份不可比擬的成本優(yōu)勢。

    ?性能擴(kuò)展：部署多臺(tái)vBRAS，各vBRAS間相互獨(dú)立；使用QinQ標(biāo)簽標(biāo)識(shí)用戶，交換機(jī)根據(jù)QinQ標(biāo)簽進(jìn)行分流，將不同用戶的流量引入不同vBRAS。

    2.引入SDN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)POP資源池化和彈性擴(kuò)展

    第一階段通過NFV技術(shù)對(duì)POP點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行虛擬化、標(biāo)準(zhǔn)化之后，這些設(shè)備還是一臺(tái)臺(tái)x86服務(wù)器，整個(gè)POP點(diǎn)的部署還不能自動(dòng)化、性能不能彈性擴(kuò)展、資源也無法共享，這個(gè)時(shí)候就需要引入SDN技術(shù)。

    如上圖所示，基于NFV和SDN架構(gòu)的POP完成以下功能：

    ?自動(dòng)部署：VNF Manager完成vBRAS和vCPE等設(shè)備的自動(dòng)部署及初始配置的加載。

    ?彈性伸縮：實(shí)時(shí)監(jiān)控vBRAS/vCPE的資源占用情況，結(jié)合用戶設(shè)定的彈性策略，按需增加或減少vBRAS/vCPE資源，并將vBRAS/vCPE和SDN Controller、POP應(yīng)用、交換機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)vBRAS/vCPE等資源的靈活分流和彈性伸縮。

    ?資源共享：POP點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源池化，可以面向用戶、面向業(yè)務(wù)靈活調(diào)整資源。

    3.引入VXLAN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)POP資源集中化和業(yè)務(wù)鏈

    第二階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單個(gè)POP點(diǎn)的資源池化，可以按業(yè)務(wù)需要隨時(shí)彈性擴(kuò)展，但還僅限于一個(gè)POP點(diǎn)內(nèi)的資源調(diào)度，無法跨POP進(jìn)行共享，因此要將POP點(diǎn)的資源集中上收，建設(shè)云POP，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城域網(wǎng)的資源共享和統(tǒng)一調(diào)度。

    現(xiàn)有城域網(wǎng)標(biāo)識(shí)用戶的方式是采用VLAN或QinQ，但VLAN的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，因此，實(shí)際應(yīng)用中大多采用QinQ來標(biāo)識(shí)用戶，但是數(shù)量仍然有限，借鑒數(shù)據(jù)中心解決VLAN資源不足的思路，引入VXLAN技術(shù)， VXLAN技術(shù)具備16M的Tenant ID , 采用 L2 over UDP技術(shù)實(shí)現(xiàn)二層網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模擴(kuò)展，理論上所有用戶可直接使用 Tenant ID作為自己的唯一標(biāo)識(shí)。但考慮到與現(xiàn)網(wǎng)QinQ及普通VLAN的兼容，可把POP點(diǎn)的匯聚交換機(jī)作為VXLAN隧道的起點(diǎn)，直接把從用戶側(cè)上來的QinQ報(bào)文封裝VXLAN后上傳到云POP資源節(jié)點(diǎn)上，由資源節(jié)點(diǎn)解封裝VXLAN報(bào)文，將VXLAN ID和QinQ一起作為用戶標(biāo)識(shí)。

    如上圖所示，云POP以云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心的模式建設(shè)，通過引入統(tǒng)一的控制器，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)管道根據(jù)業(yè)務(wù)需求隨需而動(dòng)，使得運(yùn)營商在新的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代能夠更為靈活的應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。

    資源集中化：BRAS資源集中部署形成大POP點(diǎn)資源池，方便資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整和調(diào)度；使用VXLAN技術(shù)，解決VLAN標(biāo)簽不足的問題，實(shí)現(xiàn)跨多個(gè)POP局點(diǎn)甚至整個(gè)城域范圍POP點(diǎn)整合。

    服務(wù)鏈：通過控制器配合VXLAN構(gòu)建業(yè)務(wù)鏈（FW、DPI、CDN、上網(wǎng)控制等），實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活定制和快速交付，為用戶提供個(gè)性化的增值業(yè)務(wù)；

    個(gè)性化服務(wù)：用戶撥號(hào)上網(wǎng)后，vBRAS基于每用戶每終端（含移動(dòng)終端）推送個(gè)性化Portal頁面，進(jìn)行深度營銷、定向營銷，增加用戶黏性，提高運(yùn)營商的收入。

    結(jié)束語

    面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)廠商的競爭，如何快速向用戶提供新業(yè)務(wù)就成為運(yùn)營商急需解決的課題。城域網(wǎng)POP作為用戶接入和認(rèn)證、流量匯聚和控制的關(guān)鍵點(diǎn)，是互聯(lián)網(wǎng)入口，對(duì)運(yùn)營商來說是為用戶提供增值業(yè)務(wù)的最佳平臺(tái)，因此，對(duì)城域網(wǎng)POP點(diǎn)進(jìn)行改造升級(jí)，解決當(dāng)前存在的問題，基于SDN和NFV技術(shù)搭建一個(gè)資源彈性、業(yè)務(wù)豐富、靈活定義、穩(wěn)定可靠的具有云特征的大POP，就成為運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)廠商爭奪用戶和入口的關(guān)鍵，只有具備了這樣的平臺(tái)，才具備了互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新基因，成功實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。