通信云DC资源规划方法研究

胡 祎，邢向晖，刘广红，刘 海，文 涛（中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司，河南郑州450007）

1 网络云化背景

数据流量的爆发式增长，要求通信网络更加敏捷、弹性，互联网新业务的不断涌现，要求通信网络更加智能、开放，运营商的网络转型已经势在必行。

为应对网络转型，以SDN、NFV等技术为基础，全球运营商纷纷提出了网络云化转型的目标和架构。2013年11月美国电信运营商AT&T提出Domain2.0计划，网络服务和网络架构向云化演进，计划2020年实现75%的网络功能软件化。2015年7月中国移动发布NovoNet2020愿景，提出中国移动电信云的概念和架构，以新型电信云数据中心为核心承载电信级业务。2016年7月中国电信发布《CTNet2025网络架构白皮书》，全面启动网络智能化重构。2015年9月中国联通发布《CUBE-Net 2.0白皮书》，提出了以云DC为核心的新一代网络架构。

通信网络的云化，需要构建统一的通信云基础设施，为所有的网络功能提供通信云资源服务。通信云基于通用硬件部署，其对设备形态、尺寸、功耗的要求与传统专用设备完全不同，对DC局房的要求相比传统通信机房也有变化。通信云部署在即，因此亟需研究通信云DC资源的规划方法，梳理出DC局房的资源需求，以便尽快对通信局房进行DC化改造，满足网络云化演进的需求。

2 通信云DC网络架构

2.1 通信云DC布局架构

通信云应以集中化、集约化为目标进行构建，同时也要充分考虑通信网络转控分离、流量就近疏导、接入靠近用户的特点。

对通信网络的主要网元进行梳理，按网元功能大致可以分为以下几类：业务类网元（业务平台等）、用户数据类网元（HSS、PCRF等）、控制面网元（核心网控制面网元、传送网/数据网SDN控制器等）、转发面网元（核心网转发面网元、vBRAS等）、边缘接入类网元（CloudRAN-CU、MEC等）。

前面3类网元对时延、带宽要求均不太高，原则上具备集中部署条件；后面2类网元对时延、带宽比较敏感，应按需下沉到地（市）边缘节点。

另外，为实现云化网络的编排管理，还需要部署相关管理组件，如业务网络编排器、网元管理平台、云管平台等，这些管理组件对时延、带宽要求也不高，适宜于集中部署。

云化的通信网络以DC为中心构建，在不同层级进行分布式部署，以实现面向多业务的统一承载服务。通信云网络从总体架构上可以分为核心DC和边缘DC 2级，如图1所示。

图1 通信云DC布局架构图

核心DC的部署位置主要集中在集团级或者省级大型数据中心、核心枢纽楼，以集团/大区/省级管理、调度和编排功能为核心，如NFVO、VNFM、OSS等，主要承载集团/大区/省级层面控制面、用户数据存储类、业务平台类、SDN控制器等网元，如IMS、GW-C、MME、AMF、SMF。

边缘DC部署位置在地（市）层级，主要包含地（市）核心、汇聚以及部分综合接入机房，用于部署低时延高带宽需求的用户面、转发面、边缘计算以及接入类网元，如 GW-U、UPF、MEC、BRAS、CloudRANCU。

2.2 通信云DC内部架构

通信云DC内部逻辑架构从上至下主要包含虚拟网络功能层、通信云资源层、DC基础设施层（见图2）。

图2 通信云DC内部结构图

虚拟网络功能层：通信网络云化后，每个物理网元映射为1个虚拟网元VNF，VNF根据业务需求部署到不同层级DC中。此外为灵活调度、配置和管理网络，还需要部署管理编排域功能包括NFVO、VNFM和统一云管平台等。

通信云资源层：基于通用硬件平台，利用虚拟化技术，将计算、网络、存储等物理资源虚拟化，然后在虚拟化资源上承载各类网络功能软件，从而支撑网络功能虚拟化。同时，通过VIM/PIM实现硬件资源、虚拟资源的监控管理。

DC基础设施层：为承载高密度、通用化、虚拟化的计算、存储和网络资源，传统通信机房将逐步向数据中心架构演进，需要改造现有通信机房空间、电源、空调等配套设施以适配未来通信云的需求。

3 DC资源规划方法思路

根据通信云的网络架构，DC资源规划原则上可以分为4步，业务规划→网元布局规划→通信云资源规 划→DC局房规划，如图3所示。

图3 通信云DC资源规划方法图

首先要有业务规划，根据业务需求规划云化网元规模；其次根据DC的整体布局，将相应的网元部署在不同层级的DC；然后根据每个DC的网元部署规模容量，基于选定的硬件类型匡算出硬件资源需求，进而提出对DC的资源需求；最后对标DC资源需求，匹配现有局房情况，规划选择合适的DC局房。

3.1 业务发展规划

业务规划主要聚焦移动网、固定网及物联网三大基础业务，根据业务发展策略，输出业务类型、业务需求、业务规模预测，并根据业务体验需求，分析业务对网络能力的需求，同时根据网络部署策略，考虑网元云化比例，推导出网元云化部署规模。

以某省为例，业务网络规划输入内容如下。

a）业务数据：由市场部门提供。

b）部署策略：考虑有云化需求的网元，如移动网vEPC、固定网vBRAS、物联网vEPC等。

c）云化比例：新增网元采用云化部署，云化比例取100%。

d）用户模型：移动网取50 kbit/s，固定网取2 Mbit/s，物联网取30 kbit/s。

假设根据市场部门提的业务发展需求，规划云化网络规模需求如表1所示。

表1 云化网元规模

3.2 网元布局规划

根据前面讨论的DC布局架构，该省DC划分为核心DC和边缘DC 2级，核心DC部署在省会，边缘DC部署在各地（市），其中省会的核心DC可以兼做边缘DC。核心DC部署覆盖全省业务的控制面网元，边缘DC部署覆盖本地业务的转发面网元。

根据云化网络规模，同时考虑不同网元的部署策略，如分裂门限、容灾关系、网元架构等，将云化网络规划到具体网元颗粒度，同时将每个网元规划到相应的DC里面，具体的云化网元布局如表2所示。

3.3 通信云资源规划

通信云资源规划思路如图4所示，具体说明如下：

a）以DC为单位，统一规划通信云资源池。

b）综合评估各厂家各VNF的虚拟资源需求，建立虚拟资源估算模型，估算各专业网元的虚拟资源需求。需要注意，同类型网元由于模型不同对资源的需求也不相同，比如移网vEPC的模型比物联网vEPC的模型大，其对资源的需求也较大。

c）确定硬件配置模型，主要包括服务器、交换机、存储等硬件设备配置。以服务器配置为例说明，具体包括CPU型号及核数、内存容量、磁盘容量和网卡数量等。服务器的配置应该达到VNF部署的最低要求以及特殊硬件资源要求。

d）根据虚拟资源需求和硬件配置模型，结合实际部署的策略（亲和性、反亲和性、容灾备份、弹性冗余等），规划所需的业务节点和管理节点的物理服务器资源。

图4 通信云资源规划思路图

e）根据组网结构，以及交换机与服务器端口配比关系，考虑业务流量、端口冗余等因素，配置接入交换机和核心交换机。

f）根据DC内各网元以及管理组件对存储资源的需求，配置相应的存储设备。

g）综合考虑服务器、交换机、存储设备的数量、规格尺寸以及部署策略（如散热要求等），提出对DC局房机架、面积、功耗的需求。

根据通信云资源规划思路，匡算出该省DC资源需求如表3所示。

表3 DC资源需求

3.4 DC局房规划

对现有通信局房以及IDC的现状包括空调、电力、承重以及空间进行评估，结合通信云对DC资源的需求，对标现有局房资源情况，选择合适的DC局房。原则上来说，核心DC一般从集团级或省级通信枢纽楼、核心局房以及大型IDC中选取，边缘DC一般从地（市）核心局房、汇聚局房中选取，尽量优选现有条件相对较好的机房，在位置布局上尽量均匀分布，避免过度集中。

4 结束语

由于云化网络尚未开始规模部署，不同运营商对于通信云DC的架构、层级的理解并不完全一致，对网元云化的策略、节奏考虑也不尽相同，不同专业、不同厂家网元对通信云资源的需求模型也有一定的差异，很难用一种放之四海而皆准的模式去规划通信云DC资源。本文在现阶段也只是以一个省网为例来探讨研究通信云DC的规划方法论，提出了DC资源规划的思路和步骤，以后随着5G的到来、边缘云的兴起以及网络能力开放，通信云的内涵还会进一步丰富、延伸，通信云DC的资源规划方法还需进一步研究和完善。