云POP，运营商业务转型的关键

发布时间：2015-06-15 作者：郭晓军来源：H3C

关键字：云计算云POP 虚拟化

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虚拟化、云计算、移动互联网等技术的兴起和成熟，带来了新的业务交付方式，也改变了旧的商业创新模式。在这一变革中，互联网厂商充分发挥了新技术的优势，灵活创新、快速交付，为用户提供了丰富的业务和良好的体验，在市场竞争中优势越来越大，而电信运营商却逐步变成了单纯的网络管道提供商，面临着越来越大的竞争压力。

在用户为“王”的互联网时代，各互联网厂商纷纷抢占业务入口，争夺用户资源，如推出面向家庭用户的智能路由器。但无论厂商在终端上如何争夺，在网络管道上都会终结在城域网POP（Point Of Presence，即网络服务提供点或局端）入口，运营商占据着天然的地利，但传统POP存在的种种问题，使得运营商局限于在网络管道提供商。因此，构建具有互联网基因的云POP，把握入口优势，掌控客户资源，成为运营商业务成功转型的关键。

为适应互联网业务的飞速发展和市场竞争，运营商需要引入互联网模式，采用虚拟化、SDN、NFV等新技术，对整个网络架构进行革新。

一、城域网POP的问题和需求

在以提供网络管道为主要运营模式的传统运营商网络中，城域网POP点的BRAS（Broadband Remote Access Server，即宽带远程接入服务器）、MSE（Multi Service Edge，多业务边缘设备）、或SR（Service Router，即业务路由器）等设备都是由专属设备组成的，虽然能基本满足宽带业务运营需求，但很难快速响应业务灵活部署的需求。

1.设备的控制和转发能力不匹配，现网BRAS、SR等设备的控制平面多存在瓶颈，很多厂商的设备转发都能到40G、100G线速，宣称用户数能到3万～6万，但实际应用中并发用户到1万多，就不能接入新用户了，这时CPU占用率已经已到70%~80%了，而实际带宽利用率还不到50%。

2.设备的灵活性扩展性差，随着增值业务的部署，传统的城域网汇聚设备越来越凸显出业务特性开发响应周期长、L4-L7业务能力偏弱的问题。现网存在不同厂家的BRAS设备，标准不统一，都需要与AAA服务器对接，导致周期长，升级难，兼容差。

3.缺乏对用户和业务的识别，目前设备以简单数据转发为主，缺乏对用户业务深度分析，及对应数据挖掘功能，无法提供个性化业务。

4.设备管理运维难度大，现网设备都是专属和封闭的系统，每个厂家的设备都需要独立配置和控制，无集中统一控制平面和管理系统，导致管理复杂，运维成本很高。

5.设备资源利用率低，现有设备一旦采购，硬件资源和扩展槽位都已确定，无法按业务发展需求进行平滑扩容，导致一些设备资源无法充分利用。

二、构建城域网云POP的思路和步骤

随着SDN、NFV等技术的不断发展，及产业链的逐渐成熟，将这些技术应用到POP点，对传统的城域网POP进行改造升级，已经成为运营商的普遍共识。但是也应该看到，这个改造过程不可能一蹴而就，更不能将现有建设推倒重来，而是需要结合实际情况逐步进行演进，可以分为以下三个阶段。

1.采用NFV技术，实现POP硬件和软件解耦

NFV由运营商首先提出，主要目标就是为了解决运营商面临的网络问题和业务挑战，它通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备，来取代运营商网络中的那些私有专用的网元设备。

不同的运营商面临的实际情况不一样，所处的竞争环境也有差异，因此，在NFV的应用上采用的策略和方向也不尽相同，有先从BRAS设备虚拟化入手的，也有先在虚拟化CPE上尝试的，两个解决的问题各有侧重，但最终方向都是利用NFV技术实现硬件平台的标准化和网络功能的虚拟化。

CPE虚拟化

图1 vCPE部署示意图

如上图所示，CPE的虚拟化是将原来部署在用户家庭的物理CPE设备的3层以上功能上收到POP，形成一个新的vCPE产品形态，家庭侧的物理CPE简化为简单的二层CPE，负责有线、无线等设备的接入，大大的降低了设备投资和维护成本，整个方案组成如下：

•简化的二层CPE设备：低成本、易管理，部署在家庭侧。

•新增的vCPE设备：采用NFV技术，运行在标准的x86服务器上，部署在POP点，是用户业务的关键入口。

•智能管理平台：统一的自助门户，智能应用和增值业务推送平台。

从上述方案描述可以看出，vCPE的部署为运营商搭建了一个互联网业务入口和开放平台，因此，这种部署模式绝不仅仅在于替代现有的家庭网关，而在于面向智能家居市场，为终端用户建立统一的网络业务门户，当运营商需要推出一个新业务时，不需要更换用户家中的小盒子，只需要在局端软件升级无需运维人员登门更换与调试家庭网关设备；简化了家庭网关设备的功能，增强设备健壮性。

BRAS虚拟化

图2 vBRAS部署示意图

如上图所示，vBRAS主要是利用NFV技术，将物理BRAS设备的硬件和软件进行解耦，实现：

•虚拟化：BRAS设备虚拟化，用标准的x86服务器替代原有物理BRAS设备，负责用户的接入认证、及业务功能。

•高可靠性：两台vBRAS使用IRF技术进行1:1堆叠，在提供业务级热备和高可靠的同时，体现了传统BRAS备份不可比拟的成本优势。

•性能扩展：部署多台vBRAS，各vBRAS间相互独立；使用QinQ标签标识用户，交换机根据QinQ标签进行分流，将不同用户的流量引入不同vBRAS。

2.引入SDN技术，实现POP资源池化和弹性扩展

第一阶段通过NFV技术对POP点的设备进行虚拟化、标准化之后，这些设备还是一台台x86服务器，整个POP点的部署还不能自动化、性能不能弹性扩展、资源也无法共享，这个时候就需要引入SDN技术。

图3 基于NFV和SDN架构的POP

如上图所示，基于NFV和SDN架构的POP完成以下功能：

•自动部署：VNF Manager完成vBRAS和vCPE等设备的自动部署及初始配置的加载。

•弹性伸缩：实时监控vBRAS/vCPE的资源占用情况，结合用户设定的弹性策略，按需增加或减少vBRAS/vCPE资源，并将vBRAS/vCPE和SDN Controller、POP应用、交换机联动，实现vBRAS/vCPE等资源的灵活分流和弹性伸缩。

•资源共享：POP点内实现资源池化，可以面向用户、面向业务灵活调整资源。

3.引入VXLAN技术，实现POP资源集中化和业务链

第二阶段已经实现单个POP点的资源池化，可以按业务需要随时弹性扩展，但还仅限于一个POP点内的资源调度，无法跨POP进行共享，因此要将POP点的资源集中上收，建设云POP，实现整个城域网的资源共享和统一调度。

现有城域网标识用户的方式是采用VLAN或QinQ，但VLAN的数量远远不能满足需求，因此，实际应用中大多采用QinQ来标识用户，但是数量仍然有限，借鉴数据中心解决VLAN资源不足的思路，引入VXLAN技术， VXLAN技术具备16M的Tenant ID , 采用 L2 over UDP技术实现二层网络的大规模扩展，理论上所有用户可直接使用 Tenant ID作为自己的唯一标识。但考虑到与现网QinQ及普通VLAN的兼容，可把POP点的汇聚交换机作为VXLAN隧道的起点，直接把从用户侧上来的QinQ报文封装VXLAN后上传到云POP资源节点上，由资源节点解封装VXLAN报文，将VXLAN ID和QinQ一起作为用户标识。

图4 云POP示意图

如上图所示，云POP以云计算、数据中心的模式建设，通过引入统一的控制器，实现了业务管道根据业务需求随需而动，使得运营商在新的互联网时代能够更为灵活的应对业务挑战。

资源集中化：BRAS资源集中部署形成大POP点资源池，方便资源的动态调整和调度；使用VXLAN技术，解决VLAN标签不足的问题，实现跨多个POP局点甚至整个城域范围POP点整合。

服务链：通过控制器配合VXLAN构建业务链（FW、DPI、CDN、上网控制等），实现业务的灵活定制和快速交付，为用户提供个性化的增值业务；

个性化服务：用户拨号上网后，vBRAS基于每用户每终端（含移动终端）推送个性化Portal页面，进行深度营销、定向营销，增加用户黏性，提高运营商的收入。

结束语

面对互联网厂商的竞争，如何快速向用户提供新业务就成为运营商急需解决的课题。城域网POP作为用户接入和认证、流量汇聚和控制的关键点，是互联网入口，对运营商来说是为用户提供增值业务的最佳平台，因此，对城域网POP点进行改造升级，解决当前存在的问题，基于SDN和NFV技术搭建一个资源弹性、业务丰富、灵活定义、稳定可靠的具有云特征的大POP，就成为运营商和互联网厂商争夺用户和入口的关键，只有具备了这样的平台，才具备了互联网的创新基因，成功实现互联网时代的业务转型。

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