曾楚軒

摘要：文章主要是對(duì)廣東聯(lián)通IP城域網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從SDN技術(shù)引入和發(fā)展角度，對(duì)IP城域網(wǎng)BRAS（寬帶接入設(shè)備）的下一步改造方向繼續(xù)年探討研究。

關(guān)鍵詞：城域網(wǎng)；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；寬帶接入設(shè)備；改造

1背景概述

廣東聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的建設(shè)和積累，但現(xiàn)有建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)相對(duì)來說比較僵化，管道是硬管道，資源是孤島。無法滿足用戶越來越動(dòng)態(tài)化、越來越差異化的需求；無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)用；無法真正的按需擴(kuò)展；無法實(shí)現(xiàn)快速的業(yè)務(wù)交付；無法支撐固網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。只有從提供差異化服務(wù)、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率等方面著手進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。

廣東聯(lián)通IP城域網(wǎng)全省BRAS數(shù)量超過300臺(tái)，全省各BRAS負(fù)荷利用率差異較大。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)BRAS設(shè)備上的IP地址池固定配置導(dǎo)致IP利用率參差不齊，IP地址浪費(fèi)嚴(yán)重加劇了IPv4地址不足的矛盾；另一方面，BRAS上聯(lián)帶寬利用率差異較大導(dǎo)致城域網(wǎng)CR側(cè)端口整體投資效率降低。

隨著SDN技術(shù)的不斷成熟完善，接入網(wǎng)的光纖不斷豐富，采用SDN技術(shù)將城域網(wǎng)內(nèi)多臺(tái)BRAS進(jìn)行組池化變得更加容易可行。通過BRAS池組化，一是提高BRAS綜合IP地址利用率釋放出大量IPv4地址資源，二是提高了設(shè)備及光纜故障時(shí)業(yè)務(wù)自愈能力，單BRAS的業(yè)務(wù)負(fù)荷預(yù)警門限因安全性提高可大幅提升，用戶感知也隨著故障率降低將大幅提升。

2現(xiàn)狀調(diào)研

目前BRAS組池化已成熟的做法采用BRAS雙機(jī)熱備或一主一備方式，業(yè)界未有進(jìn)行多BRAS組池的商用案例。各廠家的多BRAS組池主要采用私有協(xié)議，且必須光纖網(wǎng)狀直連，也只處于研發(fā)測(cè)試階段。隨著SDN技術(shù)的成熟，跨廠家的多BRAS組池及非光纖直連組池變的靈活及可能性更大。

3實(shí)現(xiàn)方案

3.1組網(wǎng)方案

如圖1所示，SDN BRAS通過SDN控制器（SNC）將多個(gè)BRAS統(tǒng)一成一個(gè)邏輯BRAS池化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)BRAS資源的共享利用。這些資源包括IP地址、session資料、BRAS CPU板塊能力、VAS業(yè)務(wù)能力等；同時(shí)SDN控制器要實(shí)現(xiàn)引流機(jī)制，確保將相應(yīng)的流量引入不同的BRAS，實(shí)現(xiàn)資源共享。vBNG部署在當(dāng)前物理BNG位置，下層二層鏈路雙歸或者多歸（pool方式）。

3.2業(yè)務(wù)流程

3.2.1 SDN控制器統(tǒng)一進(jìn)行地址池發(fā)放

動(dòng)態(tài)規(guī)劃地址池，BRAS上不用單獨(dú)配置地址池段，統(tǒng)一由控制器管理地址資源，根據(jù)地址池使用率情況，動(dòng)態(tài)申請(qǐng)、釋放地址子網(wǎng)段，優(yōu)化地址資源的管理和部署，節(jié)省地址空間。

3.2.2 SDN控制器控制用戶上線路徑，負(fù)載均衡

BRAS將資源使用情況上報(bào)SDN控制器，系統(tǒng)支持基于延遲的接入控制，SDN控制器分析資源使用情況，動(dòng)態(tài)控制用戶上線路徑，實(shí)現(xiàn)資源負(fù)載均衡。包括domian粒度、接口粒度、單板粒度、整機(jī)粒度。業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

3.3主要技術(shù)原理及思路

在目前網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，IP地址資源緊缺的形勢(shì)下，傳統(tǒng)的地址池需要手動(dòng)配置靜態(tài)地址段，SDN BRAS方案可以實(shí)現(xiàn)地址規(guī)劃的集中化管理，根據(jù)BRAS地址池使用率情況，動(dòng)態(tài)申請(qǐng)、釋放地址段，節(jié)省地址空間，使路由信息的維護(hù)更加高效，并簡(jiǎn)化大型網(wǎng)絡(luò)的配置。提供了一種更為靈活的地址池管理和部署方式。一個(gè)網(wǎng)段的地址可以分成多個(gè)子網(wǎng)分配給多臺(tái)設(shè)備共同使用，能夠更充分利用地址資源。

SDN BRAs提供了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整地址池地址容量的機(jī)制。動(dòng)態(tài)地址池配置完成后，BRAS根據(jù)動(dòng)態(tài)地址池的地址使用率自動(dòng)向SDN控制器發(fā)起地址段的申請(qǐng)和釋放請(qǐng)求，并可以向DHCP或PPP用戶提供地址分配功能。

BRAS每隔10分鐘檢查一次動(dòng)態(tài)地址池的地址使用率，當(dāng)動(dòng)態(tài)地址池的地址使用率高于上限閾值時(shí)發(fā)起新地址段的申請(qǐng)請(qǐng)求；低于下限閡值時(shí)發(fā)起地址段的釋放請(qǐng)求，釋放動(dòng)態(tài)地址池中空閑的地址段。

BRAS對(duì)申請(qǐng)到的地址段定期做探測(cè)以確保地址段的可用性。當(dāng)達(dá)到探測(cè)周期時(shí)，BRAS向SDN控制器發(fā)起地址段的探測(cè)。如果SDN控制器允許繼續(xù)使用該地址段，則發(fā)送探測(cè)成功消息，否則發(fā)送探測(cè)拒絕消息。

SDN控制器下發(fā)地址段后，如果SDN控制器與BRAS設(shè)備之間鏈路異常導(dǎo)致報(bào)文丟棄，SDN控制器分配的地址段將無人使用。此時(shí)需要SDN控制器能夠基于地址段進(jìn)行探測(cè)，確認(rèn)對(duì)應(yīng)地址段是否還在使用，如果沒有使用則需要釋放，以提高地址段的使用率。

4建設(shè)方案的效果

4.1為城域網(wǎng)目標(biāo)演進(jìn)方向進(jìn)行改造

為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提升業(yè)務(wù)部署靈活性，實(shí)現(xiàn)以云化端局為目標(biāo)，由剛性管道轉(zhuǎn)換為高效、彈性、按需自服務(wù)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，廣東聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)采用SDN/NFV技術(shù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分別由VXLAN交換機(jī)、云資源池、SDNController，X86標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器、OpenStack云管理平臺(tái)等各功能組件，構(gòu)建新型城域網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。

BRAS池組化改造，符合CT網(wǎng)向IT網(wǎng)發(fā)展的方向和集中的原則，為網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理和業(yè)務(wù)快速部署提供了便利。

4.2經(jīng)濟(jì)與實(shí)用價(jià)值

在IPv4地址方面，使用本方案普通寬帶接入IPv4地址利用率至少可提升10個(gè)以上百分點(diǎn)，以廣東聯(lián)通為例，全省可釋放現(xiàn)有的IPv4地址達(dá)到20萬(wàn)個(gè)。按每個(gè)IP年租金100元計(jì)算，節(jié)約的IP地址年直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值數(shù)千萬(wàn)元。

在設(shè)備利用率方面，通過池組化可縮減現(xiàn)有BRAS局點(diǎn)，將部分低負(fù)荷及老舊的BRAS進(jìn)行退網(wǎng)或片區(qū)化集中化提高服務(wù)，可節(jié)約局房動(dòng)力、租金及廠家的維保費(fèi)用，以廣東聯(lián)通全網(wǎng)改造為例，每年節(jié)約運(yùn)維成本及城域網(wǎng)投資數(shù)百萬(wàn)元。

在網(wǎng)絡(luò)安全及運(yùn)維搶修方面，使用SDN技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率及安全性，可以將原來BRAS重大單點(diǎn)故障的處理幾小時(shí)級(jí)壓縮到幾分鐘級(jí)，將大大提升寬帶用戶的網(wǎng)絡(luò)感知。

5結(jié)語(yǔ)

BRAS池組化后，未來將采用云技術(shù)建構(gòu)vBRAS資源池，相對(duì)于城域網(wǎng)原來BRAS設(shè)備的單機(jī)故障，大大提升了系統(tǒng)的可靠性。通過資源池內(nèi)部可以輕松實(shí)現(xiàn)vBRAS的1：1熱備、n：1備份、快速擴(kuò)容部署、業(yè)務(wù)快速割接、快速全資源池版本升級(jí)等需求。資源池具備集中承載較大規(guī)模（10～50萬(wàn)）用戶接入的能力，具備支持資源池向邊緣DC演進(jìn)的能力。vBRAS除了能夠滿足城域網(wǎng)目前各項(xiàng)業(yè)務(wù)，更因其輕量、彈性的特點(diǎn)，將來在支持新業(yè)務(wù)能力更是比現(xiàn)網(wǎng)硬件BRAS更有優(yōu)勢(shì)。