SDN/NFV技术在有线电视宽带接入网的应用探讨

姜萌

【摘要】以推动有线电视行业发展为前提，针对SDN/NFV技术在有线电视宽带接入网的应用，从研究背景、SDN/NFV接入网架构、SDN/NFV技术以及具体应用四个方面进行论述，认识到SDN/NFV技术的优势，提高管控灵活性。最后得出结论，SDN/NFV技术是有线电视宽带接入网改革的重要切入点。

【关键词】SDN技术;NFV技术;有线电视;宽带接入网

随着人们生活水平的提升，有线电视已经在各家各户实现普及，据统计2017年全国有线电视用户数量已经达到2.45 亿，除此之外还包括有线双向网覆盖用户及双向网渗透用户，分别达到1.65亿和8251.4万，使双向网络覆盖范围不断拓展。互联网行业的飞速发展以及互联网业务形态的转变，这便推动了网络架构改革，网络数据转发的容量以及速率也有更高的要求，控制管理需要具备智能性、灵活性，能够实现用户交互，最大程度的节省能耗。接入网是用户进入网络的“第一道门”，受技术创新的影响，有线电视宽带接入网也朝着智能化、开放化的方向不断发展。为此，有线电视宽带接入网结构、技术都需要进一步创新。

1 研究背景

现阶段比较常用的有线电视宽带接入技术以 FTTH、同轴电缆宽带接入技术为主，其中同轴电缆宽带接入技术涉及范围比较广，其中包括3种NGB 宽带接入技术以及 EoC 技术，例如C-DOCSIS、HINOC、HomePlug AV以及WiFi 降频等。实际工作过程中，有线电视宽带接入网的建设模式并不局限于一种，并且具有高度异构的特点，为运营商网络架构以及管理模型等提出了诸多要求[1]。在这一背景下，加快用户接入速度，快速明确故障位置并且及时修复，高效配置用户终端，为用户提供更加便捷的服务，节省运营成本成为当前接入网主要工作。

为了提高网络配置灵活性，实现管理职能化与资源共享，目前行业发展的重点集中在软件定义网络以及网络功能虚拟上，也就是SDN技术与NFV技术，为了做到这一点，通过诸多部门的努力，SDN技术与NFV 技术已经在数据中心以及城域网等得到广泛应用。

SDN技术、NFV 技术与以往应用的技术存在很大差异，真正突破了以专有网元为核心的封闭式控制机制，使接入网得到创新。运营商以及设备生产厂家也针对SDN、NFV技术在有线电视宽带接入网的应用展开探究。直至2015年，已经有企业在SDN/NFV技术的基础上研发了GPONvOLT，并且在现网中得到使用，vOLT 样机的密度显著提升，降低了成本。

2 SDN/NFV接入网架构概述

接入网与SDN技术相结合，可以为接入网赋予控制、转发分离以及集控等性能，使运营商所有接入网设备都能够具备智控、集成等数字化服务，同时也将原本的运营程序加以简化，提升网络运行、维护效率。SDN 接入网应用架构见图1。

SDN接入网具体涉及到应用层、控制层以及基础设施层，具体分析如下：

第一，基础设施层包括相关网络设备，与控制层相连接，形成双向服务，对数据平面接口进行控制，比如Open Flow;第二，控制层主要是通过SDN控制软件提供网络服务，并且与应用层、基础设施层联系;第三，应用层主要是上层应用。

应用NFV技术创建接入网架构，则是利用软件获得网络功能，如此便可以在虚拟环境下对通用标准硬件进行合理布置，确保网络服务、硬件分离，提高了网络服务设计、部署、管理等环节的灵活性。在NFV接入网层级架构中，接入网有诸多网络虚拟功能，例如数据帧处理、业务流分类以及调度等，这些功能可以在通用服务器中發挥作用，通用服务器的作用则是计算与资源存储，接入网转发适用于SOC[2]。

以SDN/NFV 技术为核心的接入网架构，在SDN/NFV技术不断应用的现代，具体业务与SDN架构业务编排、控制器等虚拟功能全部在数据中心服务器中运行，对其展开集中式管理，使网络配置、资源管理以及业务调度得到统一，进而获得最佳业务运营管理效果。以往在接入网络设备的选择与应用方面，都是使用带有转发功能的PON设备以及同轴接入SOC 硬件，当应用SDN/NFV 技术之后，极大的节省了网络硬件成本，并且完善了网络结构。

3 SDN/NFV技术

3.1 NGB宽带接入技术

从2012年开始，新闻出版广电总局针对广电行业出台了宽带接入标准，即 GY/T 266-2012《 NGB 宽 带 接 入 系 统 C-DOCSIS 技术规范》。在相关工作中为了提升 C-DOCSIS 组网以及相关技术实际使用的灵活性，针对C-DOCSIS 技术的系统功能进行了模块化处理，且系统架构也改变为分布部署、集中控制的新型架构。

通过对C-DOCSIS 新系统的观察，可以发现C-DOCSIS系统的头端功能主要是依靠汇聚设备以及CMC，其中CMC 只具备射频接口模块，系统控制和分类转发两个模块通过集成全部体现在汇聚设备中。

分布式典型系统内部的CMC ，其中射频接口模块具备PHY 层以及 MAC层的新功能，为了最大程度的节省网络组网成本，射频接口模块中的 PHY 层、 MAC 层功能可以分开处理，PHY层所具备的功能主要是依靠CMC设备，MAC 层所具备的功能通过集成全部传输到汇聚设备中。汇聚设备便具备了C-DOCSIS 头端系统控制、分类转发以及射频接口三个模块MAC 层的所有功能，而CMC 设备却只有 PHY层原本的功能，所以将该改造计划命名为Remote PHY。该计划中的CMC 设备仅具备PHY 层的功能，1个 MAC 模块可以对若干个CMC设备进行控制，这样一来便达到了降低成本的目的。

对于C-DOCSIS 系统架构的变更，可以将C-DOCSIS控制、转发分离作为突破口，如此便可以实现分布部署与集中控制，这一点和网络SDN/NFV 的发展形势相符。C-DOCSIS 的分布部署与集中控制，使网络部署更加灵活，网络运行效率更高，并且赋予了兼容性的特点，可以同时兼容 HINOC 协议、C-HPAV 协议等PHY 层协议[3]。

3.2 DOCSIS 技术

CableLabs与SDN/NFV 技术相结合，可以构成CCAP分布式架构，其中CMA、CCAP Core、L2/L3 Aggregate 等，都是CMTS、xPON 软件功能的体现，在通用平台中都可以有效运用，具体可以通过RPD、RMD以及Remote OLT等DOCSIS/xPON 转发设备来实现。

4 SDN/NFV技术在有线电视宽带接入网的应用

4.1 基于SDN/NFV搭建有线电视宽带接入网架构

应用SDN/NFV技术搭建有线电视宽带接入网的架构，其中的SDN 控制器是网络通过抽象处理方式转变为统一形式的开放架构以及网络模型，而上层业务/应用按照业务的具体特点对网络配置、业务发放的要求进行描述。业务/应用可以直接联系终端，完成相关业务的高效配置，SDN控制器同时也可以由不同业务路由网元来配置。除此之外，有线电视宽带接入网络在搭建SDN/NFV 架构时，必须要对相应接入技术在有线电视接入网中应用的实际情况进行考虑，因为技术整体来说比较复杂，所以针对不同的接入技术可以使用相应的SDN/NFV 应用模式，具体展开以下分析：

第一，有线电视存量双向接入网在运行的过程中，主要是应用PON+MoCA、PON+HomePlug AV、PON+WiFi降频技术。将SDN/NFV 技术应用在这一部分，接入网只可以利用网元管理系统的北向接口将网络能力提供给SDN控制器，SDN对能力进行抽象处理，由此一来便可以实现统一配置、集中管理的目标。因为存量网络技术整体来说比较繁琐，相关资源、功能虚拟化等实现起来有一定难度，更不用说统一配置和集中管控。用户接入带宽不断增长的现在，超过100Mbps的宽带产品数量越来越多，存量网络以往所使用的EoC 技术已经不符合高带宽业务承载力规定，今后必然会全面淘汰。所以，SDN/NFV 接入网可结合实际状况决定是否需要存量PON+EoC 网络[4]。

第二，现如今有线电视双向网络建设以及改造工作，主要是应用有线电视网络光纤到户技术以及HINOC 2.0、C-DOCSIS 2.0 技术等，这些技术的承载能力极佳，并且可以向上层业务开放网络能力，实际运用的过程中要对网络管理/配置平台进行优化，以便为SDN技术的使用提供服务。

第三，今后有线电视宽带接入网将会以 SDN/NFV 技术为主，无论是数据帧处理，还是业务流的处理工作，都会在NFVI中得到应用，并且利用SDN 控制器与接入网相连接，实现统一配置和集中管控。

3.2 基于SDN/NFV搭建有线电视宽带接入网

今后，NGB宽带接入网络必然会朝着SDN/NFV的方向不断发展，为了尽快达到这一目标，目前搭建宽带接入网络的过程中，建议对以下为问题进行考虑，从而夯实接入网基础。

第一，提高开放架构统一性，对网络模型进行抽象处理。SDN/NFV 架构内的应用、相关服务会结合业务模型的描述进行网络维护配置以及发放业务，同时网络也会按照业务描述进行网络配置的优化，提高业务承载力。鉴于此，现如今有线电视宽带接入网所使用的接入技术必须要具备统一性的开放架构。在有线电视宽带接入网搭建中，HINOC 2.0以及C-HPAV 2.0 已经逐渐普及，这为有线宽带接入网能力模型赋予了一致性，与SDN/NFV 技术网络模型抽象要求相符。FTTH 所使用的EPON/GPON 系统以及C-DOCSIS、HINOC 2.0技术等，则要按照既定要求进行配置[5]。

第二，网络运维程序的统一处理。网络逐渐朝着SDN/NFV的方向不断发展，针对上层业务必须要完全公开，并且要按照业务承载能力进行自动化配置网络，终端创新之后要具备零配置、自动上线的功能。

第三，网络管理一致性。业务编排配置终端结束后，SDN控制器需要自动展开业务路由网元的配置。为了做到这一点，有线电视双向接入网的搭建和创新必须要具备统一网管这一项功能。

结束语：

综上所述，在有线电视宽带接入网发展的道路中，为了最大程序的满足用户要求，突破传统网络结构限制，SDN/NFV技术的应用越来越普遍。这对于今后互联网行业发展奠定了扎实的基础，并且明确了发展方向，真正实现高效定位与修复故障，实现用户终端优化配置，节省运营成本的同时，也提升了经济效益。

参考文献：

[1]韩冰.NFV与SDN基础上的接入网虚拟化技术[J].电子技术与软件工程，2018（21）：1.

[2]金康正.基于SDS理念利用SDN&NFV技术云安全实践[J].网络安全和信息化，2018（10）：109-111.

[3]刘益岑，卢昱，陈兴凯，乔文欣.SDN/NFV协同部署技术在军事信息网络中的应用探讨[J].飞航导弹，2018（04）：67-73.

[4]黄志军，冯铭能，刘璐.基于SDN/NFV技術的IP城域网演进方案研究[J].移动通信，2018，42（01）：91-96.

[5]宫良.SDN/NFV技术在未来城域网中的应用[J].广播与电视技术，2018，45（01）：16-20.