SDN/NFV技术在接入网的应用研究

◆冯南梓

（广东省电信规划设计院有限公司 广东 510630）

SDN/NFV技术在接入网的应用研究

◆冯南梓

（广东省电信规划设计院有限公司 广东 510630）

随着互联网业务的快速发展，接入网作为城域内重要的承载网络，对运营商业务发展和用户体验起关键作用。本文从接入网网络现状入手，分析了接入网现状和面临的问题，研究了SDN/NFV技术在接入网的应用。

接入网；SDN/NFV

0 引言

随着宽带中国战略的出台，固定宽带和移动宽带加速发展，各运营商大力推进光纤到户网络建设，光接入网已经成为最重要的通信基础设施之一。光接入网设备和业务耦合紧密，导致业务部署复杂、业务开放周期长、新业务往往需要开发新设备才能部署、无法适应业务及使用模式的快速变化和创新需求。运营商接入网规模大、厂家数量众多、海量网络设备的维护和管理复杂。为了满足业务快速增长，在接入网层面，将光接入网技术与SDN/NFV结合，通过转发与控制分离，实现海量接入设备与业务解耦，CPE功能虚拟化，使宽带接入网向智能灵活、可管可控的演进成为运营商关注焦点。

1 SDN/NFV接入网的驱动力

城域网是在城域范围内组建的，用于实现个人和企业用户的语音、视频、数据等多种业务接入、汇聚和转发，包括城域骨干网、业务控制层和光纤接入网。

接入网主要由用户家里的CPE（客户终端设备）、PON OLT和汇聚交换机组成。其中家庭用户的CPE通过CDN网络接入局端PON OLT设备，局端汇聚交换机对OLT上行链路进行收敛后接入业务控制层设备MSE。

接入网经过多年的建设，在设备能力、网络结构等方面显示出不能满足业务发展的趋势：

（1）接入网通常是多厂商、多类型设备进行组网，不同厂商和类型设备之间兼容性差，设备管理和业务开通相互独立，缺乏灵活的异构网络资源调度机制，网络资源利用率低，而且可扩展性差，不利于未来光接入网的统一管理和技术升级。

（2）接入网差异化能力不足，多业务承载能力差，缺乏有效的QoS保证机制。

（3）用户设备通常放置在接近用户家庭的位置，数量众多，设备分散、部署环境复杂、设备不同意等特征，运维成本高，但管理效率低。

（4）技术耦合度高，业务流程相对固化，运营支撑系统封闭，导致新技术、新业务和新建设模式引入周期长，建设成本高、灵活性不足。

SDN/NFV是一种新型的网络架构，通过将网络的控制与转发分离，实现底层设备可编程化控制，从而达到网络灵活配置与开放的目标。SDN/NFV从架构上打破了传统专用设备形成的僵化、封闭控制体系，降低设备生产成本，简化运营，提高网络运维效率。目前SDN/NFV技术在光接入网应用得到广泛关注，并形成了一系列关键技术。SDN/NFV 技术为光接入网发展提供了新的思路，如控制与转发分离、虚拟化以及集中控制等特点，使光接入网设备逐渐具备智能控制功能。

2 SDN/NFV接入网关键技术

2.1 统一的网络管理

接入网应用 SDN技术，可将接入点的控制与转发分离。接入点的控制平面集中到内嵌式控制面设备或外置控制器中，实现可编程的用户业务转发。如果采用内嵌式控制面，转发面与控制面分离，接入点简化为可编程转发设备，实现末端设备海量接入，并与业务分离，加快业务引入速度。运营商可以将整个虚拟接入网作为一个虚拟接入点，在网管系统上对其进行统一管理，避免海量设备管理 IP 地址分配和维护。多业务、多接入方式和自定制化模式都可以统一到虚拟接入节点，实现单一 IP管理、单一集中式转发表控制、屏蔽接入网内部细节，从而简化了运维过程。

2.2 多业务承载

单业务单物理接入网承载的建网模式，在多业务承载下存在设备成本和管理成本高的弊端。应用 SDN的接入网通过可开放的API，使运营商在一个物理接入网上根据需求定义各种虚拟业务承载网络。SDN接入网在网络维护、自主控制和管理上可节省成本，提高专业化管理以及快速引入新业务。

2.3 网络自动化，即插即用

面对多种接入方式，SDN接入网可屏蔽接入物理拓扑，一个虚拟接入点仅仅下发一张转发表，并由接入控制器将转发表自动分解和下发到各个物理接节点，实现接入自动配置成网。新增的接入设备可自动注册到虚拟接入节点中，实现即插即用；网管人员不感知接入子网内各个节点或拓扑的部署变化，从而极大简化运维成本和管理复杂度、加快业务部署速度。

3 SDN/NFV接入网应用场景

3.1 OLT解耦

传统 OLT设备的控制板通过专用接口来控制、管理和配置交换板和PON下行接口板。通过对将传统OLT控制板上的控制层功能（包括ONU绑定和验证、IGMP、OAM及用户VLAN分配管理等）转移达到X86通用服务器上运行，使控制板被SDN控制器取代。同时，交换板被白盒交换机取代，作为TOR交换机。OLT设备的线卡也将被开放PON线卡刀片服务器取代。使整个OLT拆分为多个功能模块。

3.2 CPE解耦

接入网 CPE 快速部署和业务升级的灵活性是接入网需要重点关注的问题，也是降低运维成本的关键。为了降低在 CPE引入新业务和调整的复杂性，CPE的部分功能可以部署在网络侧，如CPE原内置的DHCP和NAT等软件功能可转移到核心机房通用服务器的VM容器里， CPE硬件部分保留在用户家庭，使用户侧CPE设备的功能要求降低，CPE专注于二层数据转发。

3.3 即插即用

远端节点的控制平面转移到内嵌式控制面或外置控制器等网元后，远端节点只保留简单的二层转发平面，不需要三层功能、IP 地址或者其他高层功能配置。这种实体网关可以简化远端节点的创建过程和业务开通过程，有效降低 OPEX。

图1 接入网即插即用示意

3.4 多业务承载

根据不同的用户和业务构建不同的虚拟网络，管理权限按域划分，资源按需分配，从而实现在多业务场景下业务间相互独立、相互隔离、互不影响的目标，提升用户的业务体验，简化网络部署，降低运维成本。

图2 多业务承载示意图

4 未来展望

SDN /NFV 可在架构上打破传统接入网专用设备形成的僵化、封闭的控制模式，降低设备生产的成本，并简化网络运营过程，提高网络运维的效率。随着SDN和NFV技术不断完善，接入网将会以高质量网络匹配业务应用发展对网络的需求，大大提升用户体验，为业务规模化运营打下提供良好支撑。