YANG模型与运营商开放平台战略

穆琙博　张宇华　工业和信息化部电信研究院通信标准研究所



YANG模型与运营商开放平台战略

穆琙博张宇华工业和信息化部电信研究院通信标准研究所

摘要：近年来，随着OTT业务的不断发展，运营商面临迫切的战略转型需要。建立能够实现全局化资源管理、弹性化网络服务的开放平台已经成为全球各大运营商战略转型的关键核心。然而，受限于运营商现网环境中数量庞大的封闭型传统网络设备，以及不完善的标准化和规范化接口描述规则，各大运营商的平台建设纷纷处于“进展缓慢”状态。IETF的NETCONF工作组在2010年正式发布了服务于NETCONF协议的YANG模型，经过思科公司在OpenDayLight项目中的大力推广，当前，YANG模型为运营商实现不同网络架构的统一建模、平台接口的规范性描述提供了新的发展思路。

关键词：YANG模型；开放平台；NETCONF；SNMP

1　引言

随着OTT业务的不断发展，应用和终端成为消费者关注的主要方向。当前，产业价值链逐渐倾向能够提供内容和应用服务的互联网公司。运营商受限于封闭不开放的网络体系架构，无法精细化管理网络资源，缺乏弹性的网络服务能力，在OTT的竞争压力下，传统业务全面萎缩，单纯的数据流量业务不仅未能扭转量收“剪刀差”，还带来了“价值管道化”的竞争风险，运营商面临迫切的战略转型需要。

为应对发展危机，业界提出了一种应对策略，就是在ICT产业大融合的背景下，针对当前的网络缺陷，统合SDN/NFV的架构优势和云计算的弹性管理优势，自上而下建立能够实现智能化资源控制，并以开放能力的方式向第三方提供后台网络能力的新型开放型管理平台，形成“智能管道”，从服务方式和商业模式方面，实现根本性的战略转型，其中，转变现有孤立封闭的管理平台，发展开放智能的可共享平台是运营商战略转型的关键核心。这一点得到了全球运营商的认同。近几年，几乎每个大型运营商都提出了自己的开放合作计划，着力于建立自己的开放平台，然而在计划落地的实际过程中，大多数处于“进展缓慢”状态。究其原因，我们认为主要在于资源整合的难度较大，具体表现为两个方面：运营商网络环境中存在规模庞大的封闭型网络设备、新的管理平台缺少标准化和规范化的开放能力。对于运营商而言，任何的战略转型必须兼顾现有网络环境中运行着的传统网络设备。当前，这些设备大多使用SNMP协议向管理平台提供设备信息，因而，新型管理平台的管理模型必须兼容SNMP的SMIv2信息模型；另一方面，新型管理平台必须规范化开放能力，即在API接口方面形成一套标准化描述准则。

YANG模型是IETF的NETCONF工作组针对NETCONF协议于2010年10月正式发布的数据模型语言，经过5年时间的发展，在思科公司的大力推动下，YANG模型在OpenDayLight项目中成功实现了对不同的网络架构进行统一化建模管理，同时，结合IETF提供的YANGtools工具，YANG模型对网络开放平台的整体开放能力提供了完整的管理规范。近两年来，随着OpenDayLight、ONOS等开源网络操作系统的普及发展，YANG模型得到了业界的极大关注，业已成为解决运营商开放平台转型难题的关键技术。

2　YANG模型：统一化建模管理和API体系管理

YANG模型的兴起与NETCONF协议的发展紧密相关。作为一种面向未来网络的智能管理网络协议，NETCONF已经被证明具有相对于SNMP的各种性能优势：Tail-f于2014年提出了一种在复杂网络环境下，满足客户更高需求的NETCONF方案实现，基于这个平台，美国科罗拉多州立大学联合美国有线电视实验室围绕SNMP和NETCONF协议进行了背靠背的比对测试，结果证明，在模拟的运营商网络环境下，NETCONF协议在带宽利用率、信道安全性、业务管理效率等方面具有显著的性能优势，因此，IESG在2014年建议采用NETCONF协议和YANG模型来代替SNMP协议进行网络管理的未来演进。

YANG模型作为NETCONF协议的数据模型语言，从提出到落地实现，得到了业界的大力支持。IETF 从2010年到2015年在Netmod工作组一共推出了16 篇RFC文档。其中，2010—2012年的RFC6020、RFC 6022、RFC6536和RFC6643，逐步完善了NETCONF协议下YANG模型理论研究，实现了YANG对SMIv2的映射转换；2014年的RFC7223、RFC7277、RFC7317和RFC 7407，针对现网设备中的管理模型给出了基于YANG的参考模型（见表1）。思科主导的Open DayLight社区也从2014年2月第一代OpenDayLight Hydrogen版本开始，全面支持YANG模型实现异构网络的统一化建模管理和接口定义管理，加快了YANG的落地实现进程。结合在OpenDayLight工程中的实际应用，当前，YANG模型主要在统一化建模和API体系两个方面，发挥管理作用。

表1　IETF8篇经典YANG RFC

2.1统一化的建模管理

●统一的数据建模语言

RFC6643 定义 了YANG与SMIv2之间的映射转换，这是YANG模型能够实现异构网络统一化管理的重要基础。现网环境下，基于表结构的SMIv2是构成设备管理的基本信息结构，也是当前网络管理平台的基础数据模型；YANG使用树结构来存储设备的配置数据和状态数据（见图1）。相对于表结构的SMIv2，YANG模型能够建立更加复杂的结构类型（比如，union和list）、可以定制化协议操作、提供支持数据驱动工具的语句声明、支持高级的检索功能（比如，XML子树和XPath搜索）。

●SDN-Enable网络、传统网络、虚拟网络3种异构网络的统一化建模管理

目前，基于SDN/NFV的网络架构已经成为业界解决网络问题的重要共识，随着SDN/NFV技术与云计算逐步深度融合，支持SDN/NFV的SDN-enable网络开始在云化数据中心和运营商广域网进行试点实地部署。当前，在运营商运维的网络环境中，SDN-Enable网络、传统网络和虚拟网络是最有代表性的3种异构网络，因此，针对这3种场景的YANG建模有助于形成各种异构网络的统一化建模管理能力（见图2）。

OpenDayLight在第一代Hydrogen版本提出了10 种YANG模型，分别描述了不同的IETF协议PDU；到2015年6月，在第3代Lithium版本的OpenDayLight工程中，YANG模型不再局限于配置数据和状态数据的模型描述，围绕SDN-Enable网络、传统网络和虚拟网络，YANG模型分别在服务、策略、协议和用户方面完成了建模。同时，Li版本的YANG模型还增加了发挥统一编排作用的GBP模型和SFC模型，至此，YANG模型初步完成了3种异构网络的建模管理。

2.2API体系管理

●MDA的接口描述语言

图1　SMIv2到YANG的映射举例

图2　三大典型网络体系架构

MDA，Model-DrivenArchitecture，模型驱动的体系架构，是对象管理组（Object Management Group）提出的一种以模型为基本单位进行架构的软件框架。当前，在网络应用领域，基于MDA的软件结构模式已经得到产业界和学术界的大力支持，广泛应用于描述网络设备、网络服务、网络策略和网络APIs的功能。YANG模型是一种成功的MDA的接口描述语言：YANG模型定义了模型化的RPC机制和信息通知（Notification）机制，描述了系统内部和外部之间的交互行为；YANG模型采用基于Domain的模型化设计方式，促进了软件开发人员和网络领域专家的协作能力。

在OpenDayLight工程实现当中，基于YANG模型描述实现的API接口将网络与应用紧密地结合在一起，使网络研究人员可以专注于API来设计网络应用结构，避免了庞大的设备协议的干扰。

●YANGTools助力接口管理统一化

YANGTools是将YANG模型落地转化为软件代码的工具集合，在YANG模型的落地过程中，通常需要一系列的工具集合组成工具链，支持模型到代码生成的映射匹配，支撑模型可扩展要求。借助不同类型的YANGTools，YANG模型可以在不同的工作平台、编程语言环境下，提供功能一致性的API接口描述。

在OpenDayLight工程当中，不同架构的服务、策略、协议和用户均采用JavaDTO的封装方式来描述接口属性；YANG模型模型借助Binding-AwaredataAPIs实现了与JavaDTO和JavaAPI之间的映射转换，将不同体系架构下的服务接口和数据接口作为YANG树的一部分统一管理起来。

3　YANG模型在运营商开放平台战略转型的应用实现

YANG模型在建模管理和API管理方面的优异性能，使得Open-DayLight在激烈的网络操作系统的市场竞争当中保持了技术优势，吸引了运营商的极大关注。当前，网络能力开放化、服务能力智能化是运营商网络演进发展的重要方向，得益于YANG模型的规范化和统一化管理能力，OpenDayLight工程成为运营商构建开放智能可共享平台的首要参考项目。

●Telefonica的Net-IDE平台

Net-IDE平台是西班牙电信为推动网络架构向着SDN/NFV方向演进，构建新型产业生态而计划建立的一个新型集成应用平台，其关键核心在于构建能够支撑多种业务场景和应用需求的网络APP引擎（见图3）。西班牙电信借助OpenDayLight提供的标准YANG模型，自顶向下重新定义了一套抽象APIs。到目前为止，初步完成了网络APP引擎的设计，为面向未来的整体解决方案提供了基础支持。

●AT&T的AIC接口体系管理和控制器模型管理

AIC，AT&TIntegratedCloud，是AT&T公司在ICT融合的大背景下，围绕以云服务为代表的新型应用场景，综合现有的ICT新技术手段，推出的一整套兼容现有网络业务、面向未来应用场景的综合解决方案。

AIC转变了原有的专业业务架构，在综合了OpenStack、OpenDayLight、Linux、DPDK、OCI等开源基础框架之后，AIC形成了能够提供高效率、低成本、高扩展性的新型业务架构（见图4）。其中，能够支持可插拔的标准化、规范化的接口管理体系是构建新型业务架构的基础。AT&T以YANG模型为原型基础，设计了基础的网络APIs管理体系，进而形成了整体的接口管理体系。

图3　西班牙电信的Net-IDE

图4　AT&T业务架构升级

AIC体系架构围绕全局化网络管理能力，提出了五大管理要求：增强、控制、编排、管理和策略（ECOMP）。要支撑AIC应用编排层的管理能力落地，AT&T参考OpenDayLight工程，设计实现了能够提供灵活网络服务能力，开展全局网络资源管理的新型网络控制器软件架构。控制器使用YANG模型作为网络模型的管理核心，完成了对传统网络、虚拟网络和SDN-Enable网络的统一化建模管理（见图5）。

4　国内运营商开展开放平台战略的发展建议

在当前ICT大融合的背景下，国内三大电信运营商纷纷以积极的态度拥抱网络架构转型的趋势，建立能够孵化全新产业链的新型开放平台已经成为国内运营商战略转型的共识：中国联通在标准服务体系方面和虚拟化测试方面开展了相关的试点研究工作，下一步，基于云化基础设施，融合新型网络和已有网络的业务协同，构建能够向产业界智能开放网络能力的协同管理平台将成为发展的重要方向；中国电信在专有的云化数据中心场景进行了实例部署，未来，以AT&T为学习榜样，参考OpenDayLight工程，联合产业界共同打造具备高性能、高可靠性的云化操作系统是中国电信的发展重点；中国移动在接入网设备、试点业务平台方面开展了研究性工作，结合5G的规划发展，未来能够支撑全新产业链的新型网络平台将成为中国移动的发展重点。

图5　AT&T控制器软件体系架构

当前，国内电信运营商的开放平台发展仍处于初级阶段，如何兼容现有的传统设备，设计标准化、规范化的开放平台架构成为运营商需要考虑的首要难题。参考国外顶级电信运营商在应用YANG模型方面的实际经验，结合OpenDayLight工程的成功应用部署，这里给出国内开展平台转型的3条发展建议：

●整合现有资源，升级管理平台

升级现网环境下SNMP管理平台，综合已推进的NETCONF试点平台，利用YANG模型，统一设计、统一部署新型结构化IT平台，全面管理现网设备和新型网络设备，为网络架构转型奠定平台基础。

●规范接口设计，强化管控能力

在管理平台的转型过程中，借鉴YANG模型，自顶向下综合设计新型接口管理规范，把原有的IT系统能力进行统一的API封装，形成功能相对独立的模块化管理子功能，提高管控能力。

●打造新型生态，统合上下游产业

以平台API为核心，联合设备制造商、互联网公司等市场参与者，共同打造在开放网络平台下，ICT产业发展的新型生态。

5　结束语

本文针对电信运营商构建开放平台，落地战略转型业已遇到的两大现实难题：规模庞大的传统设备难以兼容、新型平台接口缺乏统一描述，结合YANG模型在OpenDayLight项目工程当中体现出的优异性能和国外运营商的成功试验，给出国内运营商开放平台战略转型发展的3条建议。

参考文献

［1］William Stallings.SNMP，SNMPv2，SNMPv3，and RMON 1 and 2［S］.Addison-Wesley，1999.

［2］Tail-f Systems.ConfD-A Commercial On Device Management Solution，v3.3.4，Product Marketing Page［R/OL］. Tail-f Systems，2011.http：//www.tail-f.com/products-andservices/confd，Software obtained under Non-disclosure Agreement.

［3］Wasserman，Goddard.Using the NETCONF Configuration Protocol over Secure SHell（SSH）［S］.IETF RFC 4742，2006.

［4］McCloghrie，Perkins，Schoenwaelder.Structure of Management Information Version 2（SMIv2）［S］.IETF RFC 2578，1999.

收稿日期：（2016-03-04）