总第6期
2016年4月刊
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城域网vBAS研究与现网部署思路
文/江苏电信网络操作维护中心 刘青、程强、束栋、孙炜
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摘要:本文分析了vBAS相对于传统BAS的优缺点,结合BAS在城域网部署位置,分析出了vBAS上适合承载的业务类型、得出了vBAS集中化部署、池化建设的部署思路,并在现网中验证实践,给出城域网vBAS在现网部署思路和演进方案。

网络功能虚拟化NFV(Network Function Virtualization)指的是使用标准IT通用设备(如x86标准服务器等)及软件虚拟化技术,代替传统的网络专用设备网元,以软件实现传统网络设备能够实现的功能。vBAS就是NFV的典型应用之一。

一、vBAS简介及传统BAS优缺点

BAS(Broadband Access Server)设备是城域网业务演进的产物,城域网的业务不断发展,在只有接入设备和骨干路由器的情况下,用户无认证、授权管理,对运营管理以及网络长期发展不利。在宽带接入网与骨干网之间引入BAS设备后,BAS设备作为网络业务的接入网关,对用户提供宽带接入、认证、授权和计费,管理用户带宽,汇聚用户业务流量,终结用户PPPOE连接,提供多种业务服务等。

1、传统BAS改造驱动力

随着城域网不断演进以及不断新增的业务需求,传统BAS的问题不断浮现:

  • 新业务部署不及时:传统BAS采用专用硬件,灵活性及扩展性较差,对新业务的支撑能力不足。
  • 升级周期长:BAS设备布局分散,设备数量多,BAS的升级周期以及部署周期需要半年以上,无法及时响应当前业务要求。同时,全网升级存在很大的风险,且存在需要硬件设备替换才能满足某些新业务的情况。
  • 局点分散:所有的BAS分布式部署在各个局端节点,没有考虑资源共享和灵活调度需求,无法实现灵活调度与共享
  • 设备形态、业务差异化大:各个厂家设备形态、业务形态各异,增加运维成本以及自动化能力成本
  • 资源利用率低:传统硬件BAS具备很强的流量转发能力,但由于BAS设备CPU利用率、QOS策略及队列数等性能存在瓶颈,同时用户并发数受限,单板用户数不能超过32000,部分厂商设备整机存在license限制等因素,转发能力无法充分利用。当存在大量小流量、大并发业务时,硬件BAS的并发将成为瓶颈。

2、vBAS架构简介

vBAS作为基于SDN/NFV技术的新一代BAS,在IT标准设备上通过软件模块安装,在网络架构以及设备形态上进行创新,提供硬件BAS能够提供的网络功能,能够解决传统BAS对新业务的支撑能力差、响应时间周期长和每台设备独立配置和控制等问题。

vBAS是设备形态NFV化,在后期的业务调优、业务上线的流程中引入SDN,全面加快业务上线的速度,减少维护成本。业务驱动以及全网、全局、去设备厂商、多设备形态,集中部署等需求都能够通过SDN+NFV的模式实现。

图1:vBAS基本形态

由于NFV技术及软件形态特性, vBAS具有灵活扩展、快速响应的特性。结合SDN技术,vBAS能够实现虚拟化的资源共享、快速部署、动态调度等功能。vBAS对现有网络问题的优化.

  • 业务快速部署:随着竞争的加剧,业务能否快速的部署,成为运营商核心竞争力提升非常关键的因素。vBAS将业务处理能力池化,能够根据新业务或新需求进行灵活的资源分配和回收。
  • BAS快速升级:vBAS软硬件解耦,针对新业务需求仅需通过软件升级/扩容方式即可满足需求;针对不同业务配置逻辑独立的资源,升级时不影响其他业务的正常运营。
  • vBAS集中部署,统一管理:vBAS建立统一资源池,业务分开承载,集中统一调度。
  • 资源复用,节省投资:专有硬件BAS的投资是城域网投资中的重要部分,且设备的复用率低,导致投资浪费。采用X86服务器作为通用硬件,vBAS软件部署,可以节省大量建设和维护成本。
  • 业务处理能力: vBAS底层由标准服务器构成,具备超强处理能力。

从vBAS的特点可以看出,vBAS能够快速满足池化部署、快速升级、便捷管理等要求,同时在投资上也具备自身优势。

二、vBAS现网业务承载及部署位置

1、vBAS承载业务及部署位置

目前城域网现存大量传统BAS,设备运行正常,转发能力能够满足现网宽带业务的发展。根据vBAS特性分析,采用vBAS替代现网BAS承载宽带用户,短期内并不合适。

在X86服务器推荐配置下,目前主流vBAS在一台服务器上运行接入的用户数1.6W左右,转发性能大致在20G左右,单用户带宽大致在1.25M左右。vBAS目前转发性能明显弱于传统BAS。因此,对单用户带宽需求较大的业务,如上网业务、ITV业务等仍需要传统BAS的承载支撑。

通过前期大量数据对比及理论分析,我们得出vBAS特性适合小颗粒、小流量、部署策略较为复杂新业务的结论。

图2:vBAS和传统BAS定位

如果vBAS在网络中的位置如采用和现网BAS一致的位置,仍存在分布位置分散,不便于集约化维护等问题,同时不能够将特定流量汇聚处理。在现网中部署vBAS资源池,采用旁挂CR方式,便于vBAS后期池化管理,统一调度。逐步将占用控制层面资源,占用session数同时流量要求小的业务(如ITMS:终端管理业务)迁移至vBAS承载。虽然旁挂CR的架构会在CR上存在流量迂回,但由于承载业务基本为小流量业务,流量迂回影响较小。

在业务承载模式上可以通过二级架构实现。通过传统BAS作为稀疏型增值业务网关,将小流量、大并发、新业务等特定业务流量汇聚至vBAS处理,视频业务及宽带业务由传统BAS处理。流量牵引可通过VxLAN隧道或MPLS L3VPN实现。

2、vBAS设备要求及测试

NFV核心价值在于新业务快速部署,网络功能快速响应以及资源弹性管理。vBAS城域网业务支撑能力及软件业务的快速推广与运维效率提升、业务弹性扩展。我们从vBAS入手对NFV技术引入城域网进行深度分析以及积极探索,精准定位vBAS与传统BAS部署场景,在引入新技术的同时理性开展技术研究。

根据vBAS业务承载思路,在某城域网对vBAS业务及场景开展试点工作:测试vBAS的稳定性、BAS常见业务支撑能力、VxLAN隧道引流以及新业务响应需求能力。综合测试了vBAS在各类场景下的带业务能力,包括基本的用户上网业务测试,NAT测试等。测试共分为两个阶段,第一阶段测试主要是对VBAS相关功能进行验证,验证VBAS是否能够满足集团及某省级运营商城域网运行的相关要求;第二阶段主要是验证vBAS+VxXLAN对现网运营业务的支持情况。截至目前,根据测试结果反馈, vBAS测试指标能够满足现网业务需求,具备了承担现网业务的能力,产品已达可商用程度。

三、城域网vBAS演进思路

1、vBAS资源池与传统BAS并存

为了保护以前的设备投资,vBAS资源池与传统BAS并存,并各自承载合适的差异化业务。

江苏vBAS技术引入城域网大致分为四个步骤:设备业务能力测试,运维生产能力验证,SDN及资源池能力验证,完成告警及巡检等功能部署,最终目标现网小流量、高并发业务均由vBAS承载。

在现在及今后一段很长时间内,保持vBAS与传统BAS两种设备形态共存,充分发挥两种设备形态设备的优势。

vBAS部署的最终形态为资源池部署,硬件BAS通常是多业务复用业务承载模式。单设备承载多业务认证,配置复杂,维护成本高,单一功能升版可能影响其他业务功能。

新建vBAS资源池后,江苏思路是按不同业务划分不同vBAS单元,单一设备只承载一种业务。vBAS资源池分业务承载,界面清晰,维护简单。

2、vBAS后续演进方案

硬件BAS目前部署地点分散,当设备需要现场升级、维护时维护成本较高。vBAS资源池具备集中部署的优势。

根据全省各地市业务量,集中部署2-4套vBAS资源池供全省业务接入。vBAS资源池汇聚交换机直挂某一地市CR设备。当vBAS资源池流量增长到一定程度时,城域网CR侧迂回流量将不断增加,此时可将vBAS资源池直挂163骨干。

图3:vBAS跨地市去行政化部署思路

vBAS资源池汇聚交换机和城域网POP节点的大汇聚交换机之间形成VxLAN隧道,牵引未部署vBAS资源池本地网流量到vBAS资源池。

跨本地网资源池优势,在业务较小时复用现有资源,减少网络设备的重复建设,提高设备利用率,减少重复投资,达到“去行政化”目的。同时,集中部署能够为后期维护、升级等工作带来便利。从建设的角度考虑,此架构基于现网设备,对现有网络的改动较小,网络结构简单,便于维护。

考虑流量牵引带来的迂回和绕行,同时较原有流量路径带来一定时延,牵引业务需要对时延和带宽不敏感。前期可部署itms业务、awifi、部分直挂SR的政企客户等小流量业务集中式认证和转发,与vBAS整体部署思路一致。

四、结束语

NFV及SDN技术带来的vBAS设备能够很好的解决传统BAS部署和维护的痛点,得益于x86架构强大的计算和海量存储能力,vBAS在“高并发,小流量”场景下具有天然的优势。相对于城域网传统硬件BAS而言,vBAS具备了极强的session会话处理能力,无论在并发量还是在突发量上都具有压倒性的优势。通过多个场景的试点,总结现有技术条件下vBAS最适宜的几个使用场景如下:

1)全省政企WiFi新业务的承载;

2)ITMS业务的承载;

3)跨地市业务的承载;

4)SDN等下一代新型网络的构建。

运营商网络内存在大量的高会话低流量业务,将这部分业务迁移到vBAS上去,会对现有硬件BAS的性能得到更大提升,同时保护了原有的硬件投资,提高了网络的灵活性和健壮性。未来对vBAS探索将继续从网络架构进行探索,从业务需求满足以及可运维角度出发,从易到难,逐步扩大vBAS商用步伐。

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