中國(guó)聯(lián)通研究院|毋濤 徐雷 王智明

Central Office（電話端局）是電信運(yùn)營(yíng)商的重要基礎(chǔ)設(shè)施，隨著全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和PSTN的退網(wǎng)，如何改造和利用傳統(tǒng)電話局成為了運(yùn)營(yíng)商的重要課題。基于SDN/NFV和云實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)已是大勢(shì)所趨，新一代網(wǎng)絡(luò)將是以數(shù)據(jù)中心（DC）為中心的網(wǎng)絡(luò)。而邊緣數(shù)據(jù)中心對(duì)于SDN/NFV、云和視頻服務(wù)等的部署以及未來5G邊緣計(jì)算至關(guān)重要，因此將傳統(tǒng)電話局重構(gòu)為邊緣數(shù)據(jù)中心對(duì)于發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商局房?jī)?yōu)勢(shì)、構(gòu)建覆蓋廣泛的邊緣云有著重大意義。

CORD項(xiàng)目的愿景就是基于通用硬件、開源軟件和SDN/NFV實(shí)現(xiàn)Central Off ice重構(gòu)為DC，從而利用云計(jì)算的敏捷性和通用硬件的規(guī)模性構(gòu)建更加靈活和經(jīng)濟(jì)的未來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，CORD分為面向家庭客戶的R-CORD、面向移動(dòng)客戶的M-CORD和面向企業(yè)客戶的E-CORD三大子項(xiàng)目。

運(yùn)營(yíng)商強(qiáng)化移動(dòng)邊緣計(jì)算能力

中國(guó)聯(lián)通是E-CORD項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商，期望通過E-CORD項(xiàng)目面向企業(yè)客戶提供彈性敏捷的虛擬網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（Virtual Networks as a Service），打造面向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通還積極參與了面向5G的M-CORD項(xiàng)目，強(qiáng)化移動(dòng)邊緣計(jì)算能力。

在即將到來的5G時(shí)代，諸如物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛汽車，機(jī)器人，虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等應(yīng)用對(duì)當(dāng)前面向業(yè)務(wù)的云計(jì)算架構(gòu)提出了新的需求和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的云平臺(tái)架構(gòu)在海量數(shù)據(jù)處理、從網(wǎng)絡(luò)邊緣到云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬、延時(shí)的限制、邊緣設(shè)備涉及個(gè)人隱私安全以及能耗方面都暴漏出局限性，在靠近物或者數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣就需要一個(gè)集連接、計(jì)算、存儲(chǔ)和應(yīng)用的開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，邊緣計(jì)算成為目前業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

而邊緣計(jì)算從適用范圍來看可以分為個(gè)人邊緣、網(wǎng)絡(luò)邊緣和云邊緣，其中，個(gè)人邊緣涵蓋了包括家庭機(jī)器人、智能眼鏡、智能藥片、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)以及智能手機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)邊緣特指移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC），利用無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供電信用戶IT所需服務(wù)和云端計(jì)算功能；云邊緣更多的是從云數(shù)據(jù)中心出發(fā)，將DC下沉到更加靠近用戶，通過集中化的管理和調(diào)度來實(shí)現(xiàn)資源的快速和靈活調(diào)度。

圖 基于SDN/NFV的電信端局機(jī)房云化架構(gòu)

基于SDN/NFV的電信端局機(jī)房云化架構(gòu)

電信運(yùn)營(yíng)商的端局機(jī)房通常是靠近社區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民集中區(qū)域，從物理位置上更加靠近用戶，在其中有很多老舊網(wǎng)元如TDM、PSTN等，設(shè)備退網(wǎng)使傳統(tǒng)機(jī)房空間空余出一部分。以端局機(jī)房為邊緣DC，將其演進(jìn)成云數(shù)據(jù)中心來滿足5G和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，成為當(dāng)前電信運(yùn)營(yíng)商云化演進(jìn)的首選方案。在這種背景下，電信運(yùn)營(yíng)商紛紛利用現(xiàn)有PSTN機(jī)房改造的機(jī)會(huì)，探索電信端局機(jī)房的云化演進(jìn)，通過云計(jì)算、NFV等技術(shù)把PSTN機(jī)房改造成既能承載IT業(yè)務(wù)，也可承載CT業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，同時(shí)通過SDN把PSTN機(jī)房和廣域網(wǎng)拉通，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理。以下分析基于SDN/NFV的電信端局機(jī)房云化架構(gòu)。

1)云化端局機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施硬件

基礎(chǔ)設(shè)施硬件部分主要為底層云平臺(tái)提供計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在服務(wù)器的選型方面，建議采用支持硬件輔助虛擬化的同一類型的服務(wù)器，計(jì)算服務(wù)器對(duì)CPU及內(nèi)存要求較高，存儲(chǔ)服務(wù)器對(duì)磁盤IO要求較高，同時(shí)，為了提高虛擬服務(wù)器的存儲(chǔ)性能，無(wú)論是使用本地存儲(chǔ)還是共享存儲(chǔ)，建議配置SSD硬盤來從硬件上提供虛擬存儲(chǔ)的性能；在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型方面，為了使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力不影響虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的正常運(yùn)行，建議配置萬(wàn)兆交換機(jī)，同時(shí)可以選擇SR-IOV網(wǎng)卡來提高虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)性能。

2)端局機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施層

端局機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施層包括端局機(jī)房云平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施能力組件。端機(jī)機(jī)房云平臺(tái)作為底層虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的管理平臺(tái)，完成對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬計(jì)算、虛擬存儲(chǔ)的統(tǒng)一管理，同時(shí)對(duì)上層的網(wǎng)絡(luò)功能編排及管理系統(tǒng)提供底層虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的能力抽象；基礎(chǔ)設(shè)施能力組件是云平臺(tái)在虛擬計(jì)算、虛擬網(wǎng)絡(luò)和虛擬存儲(chǔ)方面使用相關(guān)的軟件來提升虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的性能，從而來滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的業(yè)務(wù)需求。在虛擬計(jì)算加速方面，增強(qiáng)支持在NUMA類型宿主機(jī)上的分配、支持虛CPU到物理CPU的綁定以及支持在虛擬機(jī)中的大頁(yè)面分配等；在虛擬存儲(chǔ)加速方面，增強(qiáng)共享存儲(chǔ)支持SSD和支持多虛擬機(jī)共享內(nèi)存訪問等；在虛擬網(wǎng)絡(luò)方面，增強(qiáng)基于DPDK的OVS和增強(qiáng)支持SR-IOV等。

3)端機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)

端局機(jī)房網(wǎng)絡(luò)采用Fabric架構(gòu)搭建，所有節(jié)點(diǎn)可以全互聯(lián)，也可以分層互聯(lián)。分層結(jié)構(gòu)下，節(jié)點(diǎn)類型分為骨干節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)，骨干節(jié)點(diǎn)與葉子節(jié)點(diǎn)間全連接，骨干節(jié)點(diǎn)僅用作轉(zhuǎn)發(fā)，葉子節(jié)點(diǎn)作為二三層的邊界。

4)SDN控制器

SDN控制器對(duì)端局?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)物理和虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，抽取了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的控制功能，制定流轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則、狀態(tài)信息收集、網(wǎng)絡(luò)配置等控制功能，并使用 VxLAN在Underlay物理網(wǎng)絡(luò)之上創(chuàng)建和連接虛擬網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供北向API，用于配置和管理虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

5)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)編排

不同的運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自身的情況定制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的編排流程，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)編排在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模板以及虛擬網(wǎng)絡(luò)功能模板的定義會(huì)存在一定的差異，因此，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)編排需根據(jù)實(shí)際情況定制化開發(fā)，但其調(diào)用云管理平臺(tái)的接口需要按照標(biāo)準(zhǔn)接口來調(diào)用。

最后，電信端局機(jī)房作為大型云DC的延伸，兩者協(xié)同能夠更好地滿足新業(yè)務(wù)需求。電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該抓住現(xiàn)有PSTN機(jī)房改造的契機(jī)，結(jié)合5G和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，充分利用SDN/NFV技術(shù)，探索與推動(dòng)傳統(tǒng)電信端局機(jī)房云化的落地。