基于的虛擬化組網(wǎng)方案

1、基于 NFV 的虛擬化BRAS 組網(wǎng)方案一、 NFV 方案簡(jiǎn)介基于 NFV 框架的虛擬化 BRAS 功能，可運(yùn)用于電信級(jí)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、大中型園區(qū)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、校園網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、創(chuàng)新型社區(qū)及家庭業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。NFV 場(chǎng)景下的虛擬 BRAS，從功能上來(lái)說(shuō)與傳統(tǒng)數(shù)通領(lǐng)域的 BRAS 設(shè)備沒(méi)有什么差別，可以把它看作是一臺(tái)軟件定義的 BRAS 或者 SR 設(shè)備，可通過(guò)軟件模塊的靈活組合搭配，到基于不同硬件架構(gòu)的傳統(tǒng)路由器。比如在x86 通用硬件平臺(tái)上加載 NAT 軟件，可以得到虛擬的運(yùn)營(yíng)級(jí) NAT 設(shè)備；換而加載 BRAS 軟件，可以得到虛擬的家庭業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)路由器設(shè)備。甚至在虛擬技術(shù)發(fā)展到一定階段，虛擬平臺(tái)包處

2、理的能力達(dá)到一定程度，理論上可以將路由器虛擬化。二、 NFV 組網(wǎng)方案IP 網(wǎng)絡(luò)正處在向智能化的電信級(jí) IP 承載網(wǎng)的過(guò)程中，網(wǎng)邊緣設(shè)備的智能化是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵?；?NFV 框架的 vBRAS 嚴(yán)格基于 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) NFV 架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)層面能夠做到轉(zhuǎn)發(fā)與分離，層面可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)調(diào)度靈活性和利用率，網(wǎng)元層面由傳統(tǒng)的軟硬件網(wǎng)元變?yōu)榛诮y(tǒng)一云平臺(tái)的 NFV 虛擬網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)元，并且在容災(zāi)方案上考慮站點(diǎn)內(nèi)虛擬機(jī)層面的 HA，運(yùn)中硬件的內(nèi)部可靠性等等。本章節(jié)重點(diǎn)介紹基于 NFV 框架的 vBRAS 所應(yīng)用的組網(wǎng)場(chǎng)景。圖表 1 家庭寬帶 PPPoE 接入圖表 2 IPoE 接入Ø

3、 vCPE 每個(gè)子接口對(duì)應(yīng)一個(gè) PG，并配置接入網(wǎng)關(guān)地址及相應(yīng) IP POOL；Ø 每 PG 下的用戶通過(guò) vCPE 動(dòng)態(tài)獲取的上行出口地址以 NAT 的方式進(jìn)行上網(wǎng)；Ø vRadius 對(duì)每個(gè)終端帳號(hào)進(jìn)行 AAA；Ø 接入網(wǎng)元、vCPE、vBRAS 之間做雙機(jī)備份，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。圖表 3 IPTVØ 組播流量在 vBRAS 之上為三層組播；Ø vBRAS 終結(jié)用戶的 PPPOE 認(rèn)證；Ø 用戶發(fā)出 IGMP 加入請(qǐng)求，在組播中；點(diǎn) MSER 終結(jié)，并注入到相應(yīng)組播路由Ø 業(yè)務(wù)流通過(guò) DR 下發(fā)，通過(guò)接入二層網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給相應(yīng)

4、的用戶。圖表 4 綠色上網(wǎng)Ø 目前只做 LAC；Ø LNS 節(jié)點(diǎn)一般由集中式來(lái)完成；Ø vRadius 可以拆分為公眾 vRadius 和綠網(wǎng) vRadius， vRadius 根據(jù)用戶用戶名是否是綠網(wǎng)用戶決定是否要轉(zhuǎn)發(fā)給綠網(wǎng) vRadius。圖表 5 Service Chain結(jié)合其他 NFV 虛擬網(wǎng)元，如 vCPE、vFirewall、vLoadbalance 等，基于 SDN 實(shí)現(xiàn) service chain，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活部署及，同時(shí)可以向終端客戶提供 FWaaS、LBaaS 等增值業(yè)務(wù)，創(chuàng)造新的運(yùn)營(yíng)模式及利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。三、 業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)方案NFV 場(chǎng)景下的

5、寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)也是一臺(tái)路由器，其架構(gòu)設(shè)計(jì)也可以參考傳統(tǒng)數(shù)通路由器設(shè)備的架構(gòu)，于是轉(zhuǎn)發(fā)分離的設(shè)計(jì)思想就成為了軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的則。因此與傳統(tǒng)設(shè)備相類似，系統(tǒng)的軟件體系架構(gòu)可分為平面（Control ne）與數(shù)據(jù)平面（Data Plane）兩大部分。并且基于功能組件可復(fù)用的考慮，系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了內(nèi)核平面（Kernel Plane），對(duì)諸如內(nèi)存管理，定時(shí)器，公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供了統(tǒng)一的應(yīng)用封裝。圖表 6系統(tǒng)組成如上圖所示，層（的管理平臺(tái)）主要負(fù)責(zé)配置、分析、業(yè)務(wù)分發(fā)及管理等功能，通過(guò)底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)系列虛擬化服務(wù)器進(jìn)行具體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。圖表 7 內(nèi)部架構(gòu)從功能面分析，可分為管理平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面，其

6、結(jié)構(gòu)如上圖所示。從軟件系統(tǒng)模塊來(lái)分，可以分為：配置、報(bào)文處理子系統(tǒng)、協(xié)議支撐子系統(tǒng)、設(shè)備、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)。具體模塊組成如下圖所示：四、 運(yùn)維方案在運(yùn)營(yíng)方面，可以由 NFV 的支撐系統(tǒng)（MANO）來(lái)完成。ETSI 中的 MANO 指的是 NFV 的 Management and Orchestration，主要包含三大模塊，分別是 NFVO、VNFM 以及 VIM。下圖包含了 MANO 的，它產(chǎn)生的背景主要是基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化做通用管理的訴求，MANO 具體的功能模塊是圖中的右半部分。圖表 8 ETSI NFV 標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)其中 VNFM（VNF Manager）作為對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的管理，主要包含

7、以下功能：Ø VNF 的創(chuàng)建和終結(jié)Ø VNF 的設(shè)置Ø VNF 配置Ø VNFØ VNF 故障的自動(dòng)治愈恢復(fù)和擴(kuò)展伸縮，即 Scale in/outNFVO（NFV Orchestration）的功能：Ø 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的編排，即編排管理一系列的 VNFs 和轉(zhuǎn)發(fā)圖（Forwarding Graph）Ø 調(diào)用 VNFM 來(lái)做跨多個(gè) VIM 的 NFV 安置檢查和分配ØØ 使用 SDN 技術(shù)（Graph器或 SFCAPI）來(lái)實(shí)現(xiàn) VNF Forwarding圖表 9 Vbras MANO使用 MANO 的優(yōu)勢(shì)：&

8、#216; 防止設(shè)備廠商鎖定，可以靈活部署多個(gè)廠商提供的 VNF，NFVOrchestrator 編排的流程基本是與具體的 VNF無(wú)關(guān)的；Ø 各個(gè)廠家的 VNF 具體的差異可以通過(guò)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 plugin 插件和驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；Ø 最后，可以鼓勵(lì) NSD（Network Service Descriptor）和 VNFD（VNF Descriptor）的標(biāo)準(zhǔn)化。MANO 的具體功能如下Ø 負(fù)責(zé) VNF、NS 實(shí)例的管理，包括 NS、NS 回收操作，NS 實(shí)例化等 NS 實(shí)例的生命周期管理中完整的流程，還包括了 NS 生命周期內(nèi)業(yè)務(wù)鏈與 VNF 實(shí)例關(guān)聯(lián)關(guān)系的管理。NS

9、 在實(shí)例化過(guò)程中的狀態(tài)：部署中，部署失敗，部署。只有，否則Ø每個(gè)元素中至少有一個(gè)實(shí)例，才認(rèn)為 NS 部署即為部署失敗。NS 在回收過(guò)程中的狀態(tài)：回收中，回收失敗，回收。只有每Ø個(gè) VNF 實(shí)例都回收敗。，才認(rèn)為 NS 回收，否則即為回收失NFVO 層提供 NS 實(shí)例拓?fù)鋱D的 rest api 接口供 GUI 調(diào)用，基于拓Ø撲圖完成拓?fù)涔芾?，包?NS 實(shí)例創(chuàng)建、啟動(dòng)、更新、止。和終NFV 平臺(tái)的管理和則從不同層次提供對(duì) NS、VNFD、VNF 的Ø狀態(tài)、告警。NFV 平臺(tái)收集虛擬池所有可用，記錄創(chuàng)建和銷毀 NS 實(shí)例過(guò)程中對(duì)虛擬的使用和，形成整個(gè)和告警。

10、管理域內(nèi)的虛擬視圖，有效完成對(duì)虛擬的NFVO 匯總 VIM 收集底層硬件和虛擬VNF 告警信息。告警信息、VNFM 收集ØNFVO 從 VNFM 收集 VNF 實(shí)例使用的硬件和虛擬故障告警與ØVNF 實(shí)例故障告警進(jìn)行關(guān)聯(lián)。根據(jù)用戶制定的策略可以支持故障自動(dòng)恢復(fù)。五、 性能指標(biāo)Ø vBRAS 設(shè)備性能指標(biāo)6-3-vBRAS三層接口轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試.pdf6-4-vBRAS路由轉(zhuǎn)發(fā) 6-5-vBRAS用戶側(cè)轉(zhuǎn)性能測(cè)試.pdf發(fā)性能測(cè)試.pdf指標(biāo)值備注vBRAS PPPoE 上線速率600 個(gè)/秒vBRAS PPPoE 最大并發(fā)連接32K三層接口轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件路由轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件用戶側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)性能詳見(jiàn)附件Ø vBRAS 設(shè)備 HA 性能指標(biāo)協(xié)議類型故障類型上行丟包下行丟包BGP上行鏈路故障974ms974ms下行鏈路故障1.01s1.01s