云网协同时代运营商IP承载网发展探索

2020-01-01刘泳平

数字通信世界 2020年12期

刘泳平

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东深圳 518038）

1 云网协同时代运营商IP承载网的发展现状分析

IP承载网主要负担着聚合用户、应用以及网络资源的效果，同时也为转发流量的实现提供支持。由于IP承载网本质上属于地域性网络，因此在运营商实际运行理念差异性的影响下，各个IP承载网的形态之间也具备较高的不同性。站在业务运营方面来看，可以将IP承载网细化为多业务分离承载、单一网络融合承载这两种类型。其中，多业务分离承载主要以业务定位为依据，在不同的IP骨干网中承载其服务质量要求具有差异性的业务；单一网络融合承载主要以同一IP骨干网承载所有的业务。站在拓扑结构方面来看，可以将IP承载网细化为格状网络、汇聚型网络这两种类型。其中，格状网络不设置核心节点，主要设计参数为节点间距，确保相邻节点之间的距离可达即可。汇聚型网络则必须要设置核心节点，且不对节点间距等参数展开重点规划。

2 云网协同时代运营商IP承载网的新技术分析

2.1 虚拟化技术

虚拟化技术主要指的是计算元件运行在虚拟的基础上，而不是真实的基础上。在实践过程中，可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率[1]。

从本质上来看，虚拟化技术对软硬件资源逻辑实施抽象化处理，并依托对逻辑单元、流程等的优化组合，实现功能升级。在IP承载网的发展中，传统网元的分布式组网方式、“面向问题”发展模式为导致其整个体性能、运行可靠性下降的主要因素，而虚拟化技术的应用就能够避免上述因素对IP承载网组网与运行的负面影响。对于虚拟化技术而言，其可以细化为计算机虚拟化、网络虚拟化以及存储虚拟化，将三者结合应用，能够达到显著强化IP承载网计算性能、存储性能、可拓展性能、网络弹性的效果。

2.2 SDN技术

SDN（软件定义网络）属于一种软件集中控制、网络开放的三层体系架构，其中包含着控制层、应用层与转发层这三个层次结构。其中，控制层主要承担着实现网络操作系统功能的任务，对网络资源展开集中性给管理；应用层主要承担着对网络业务实施呈现和抽象网络模型的任务；转发层主要承担着分组交换的功能。在SDN技术的支持下，依托可编程接口，上层应用以及下层网络之间的资源交互现实效率得到大幅提升，推动了IP承载网相应能力、反应灵敏程度提高的效果，进一步强化了IP承载网的集约能力。

2.3 NFV技术

NFV（网络功能虚拟化）技术主要依托对x86等通用性硬件以及虚拟化技术的应用，实现对具备很多功能的软件处理的承载。在NFV技术的支持下，网络设备功能的实现不再过多依赖专用硬件，因此总体设备成本表现出极为明显的下降趋势；资源之间的灵活性共享也成为现实，且可以根据业务的现实需求完成自动部署等。总体而言，NFV技术为CT技术与IT技术的加速融合提供有力支持，也为云网协同时代下IP承载网的优化升级提出新的技术思路。

3 云网协同时代运营商IP承载网的发展趋势分析

3.1 架构优化

在当前的云网协同时代背景下，用户对于网络服务的及时程度更为关注，而在长时间的发展中，IP承载网更加侧重于快速数据分组、可靠转发的实现，主要目标为对流量整体实施优化。此时，IP骨干网、城域网等的协同实效性偏低，虽然整体架构具有较高的可靠性与稳定性，但是也难以在更短的时间内达到明显变化流量与应用的效果。基于这样的情况，出于对提升用户实际体验的考量，以“体验圈”为核心实现IP承载网的优化调整是必然选择。对于“体验圈”来说，其主要代表着拥有相同或是相似流量、用户特征，或是依托特定地域范围为核心构建起的网络区域。以此为基础展开网络架构的调整，可以达到强化网络流量流向集中程度与有序程序的效果，并为相应区域内的用户提供更好服务，丰富用户体验。实践中，需要依托现有网络架构，将城域网、IDC以及IP骨干网展开连接，形成在特定范围内拥有更高网络体验的网络体系，即完成“体验圈”的构建。

基于“体验圈”构建的架构优化策略具体如下：依托“体验圈”中所设定出的区域范围，在IP骨干网内设置出区域中心节点，即IP骨干网的枢纽节点，承担起疏导、转接“体验圈”内外流量的任务；尽可能在大型IDC或是城域网的所在区域内设定区域中心节点，避免相应区域内部的主要流量产生路径绕转的问题；在同一“体验圈”内，需要引入至少一对IP骨干网区域中心节点，满足组网稳定性需求；参考地域范围、行政区域、节点重要程度等设定除区域中心节点之外的区域接入节点，且不与区域外的节点展开连接，相应区域接入节点主要承担着的接入、转发本地流量的任务。

3.2 IP-传输协同

对于IP-传输协同组网来说，其主要承担着降低IP流量物理路径绕转的任务，以此实现对IP-传输之间的拓普网络一致性的稳定。出于对资源调度动态化、精细化的考量，必须要完成资源协同，主要完成以下几项问题的有效处理：第一，为了更加匹配IP业务统计的特点，传输技术在更新发展中更为倾向于分组化内核的应用，并突破以往的波分、时分复用方式，拓展复用方式，以此达到增高数据链路层以及下层次资源整体利用率的效果。第二，引入灵活度更高的容器、封装与映射技术，推动传输单元中数据分组实际承载效率提升的目标，以此保证所有颗粒度IP都可以在传输网络中获取匹配的承载。第三，对传输层与IP层实施协同调度，推动整体资源的利用效率。

IP-传输协同调度的主要目标在于，利用传输层、IP层之间得信息互通共享，可以达到按照实际需求分配资源的效果，并同时强化流量传输效果。实践中，可以应用通用多协议标签交换协议，在统一控制平面的支持下完成对转发平面、IP层协同性调度。就当前的情况来看，IP-传输协同组网模式已然成为现实，且IP与传输正分别展开着SDN场景与相关技术的验证。在未来的发展中，统一控制面的融入成为主流趋势，通过分别对南北接口、两专业控制器实施对接，能够达到提升调度协同层次的效果。

3.3 网络-应用协同

在网络-应用协同的支持下，网络承载效率及应用部署均得到较为明显的优化，为用户提供更好的服务体验。依托CDN实现“存储换宽带”以及“内容就近推送”，即可达到网络-应用协同组网的现实需求，为视频业务的大规模展开提供更优质条件[2]。同时，受到当前网络应用范围、程度不断提升的影响，处于部署更多业务与应用的考量，强化网络能力开放是必然选择。对于网络能力开放来说，其主要指在网络分层解耦的基础上，对网络能力进行抽象、封装，用以实现用户与上层应用调用，是网络-应用协同的一种形式。

传统网络模式中，包含网元管理、路径管理、业务管理、转发能力等均在“盒子”内被封装，此时，网络资源调配、业务部署等工作则难以达到理想水平，且整体工作量相对较大。而实现网络-应用协同就能够避免上述问题的发生，实践中，要逐渐对网元中包含的多种能力展开抽象，并在封装的支持下，为上层应用的运行提供支持。依托网络能力开放的实现，上层应用能够迅速调用出底层资源，促使业务上线速度得到进一步提升，达到业务运转效率提高的效果，并实现对运营商资源的优化配置。

就当前的情况来看，对网络能力开放的研究依旧处于初级阶段，普遍依托协议扩展、路径决策能力抽象与封装的方式，提升流量调度能力。这样的模式属于增强型能力开放，以特定场景下局部流量调度单为例进行说明，在实践中，需要在区域核心节点附近完成集中控制器的安装，并结合成熟度相对较高的南向接口协议（包括BGO flowspec等），对设备下发策略与指令，以此实现设定的目的。在未来的发展中，完成对网络资源的多颗粒度、多维度的调度是主要发展方向，需要积极促进用户管理能力逐步向上层开放。