家庭宽带基础设施未来发展路径

网络
算力网络成为运营商“主战场”趋势已成,算力已成为ICT产业发展的关键要素与全球战略竞争新焦点。

Part 01、 背景 

中国移动集团进一步升级云网融合战略,构建泛在融合的算力网络,打造“一点接入、即取即用”算力服务,让算力如水、电、暖、燃气一样流入千家万户,成为人们日常生活的第五种必备生产资料。

《中国移动算力网络白皮书》提出“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”的目标愿景。为实现该愿景,网络基础设施的算网融合是基础,云网融合是必然,逐步迈向算网一体。

基于中国移动智慧家庭运营中心自主可控亿级家庭泛终端、和家云网加速网络建设、网络基础设施研发等多方面积累,自下而上从网元架构、机房部署、算网融合三个维度,尝试探索宽带基础设施在算力网络背景下的演进策略及方向。

Part 02、转控分离架构演进  

宽带网元基础设施包括用户侧设备(宽带网关)、运营商侧设备(OLT、BRAS设备)两大类。其中,宽带网关、OLT、汇聚交换机、连同分光器、光纤光缆、网线共同构成通常所指的接入网;BRAS以及位置相当的其他网元设备(路由器、交换机等)共同构成通常所指的城域网。值得一提的是,所涉及的汇聚交换机、路由器等网元只用来做通用路由交换功能,不是宽带网络特有网元,不单独叙述。

网元的转控分离架构优势主要体现在如下方面:

  • 发挥转发面极致性能:转发面线速转发,不断下沉至更低位置,最大限度靠近用户,实现流量就近卸载,高速一跳入云,是超低时延、超高带宽业务体验的物理保障;
  • 最大化控制面集中控制、灵活弹性优势:控制面复杂逻辑控制,不断分级上升至较高位置,实现转发面及增值业务集中管理控制,提升网络弹性及可靠性;
  • 实现异构网络的融合统一:不同网元实施转控分离后,转发面功能趋同,控制面功能趋同,进一步横向击穿,实现不同网元的统一化,异构网络归一化,大幅简化网络架构;
  • 实现网元功能解耦,摆脱设备商锁定:转控分离后,通过南北向接口标准化,可实现多厂商设备级互通,摆脱设备商烟囱式锁定。

网元的转控分离演进,表面看似乎与算网融合演进相悖,实际上却是有机统一。尤其前述第三点优势,会形成广覆盖的以数据中心为载体的标准化端局机房,以网为基,端边协同、边边协同、云边协同,盘活端、边、云算力。转控分离重塑边缘数据中心,算力网络决胜在边缘。

2.1 宽带网关

宽带网关通过转控分离升级,实现用户侧物理网关瘦身,业务全部上云,实现宽带接入“一跳入云”。

BBF世界宽带论坛标准化组织,IETF国际互联网工程任务组均提出了基于转控分离架构的用户侧宽带网关标准及部署方案。不同的标准组织,相同的系统架构及部署方案,在用户侧宽带网关转控分离架构上,行业达成了共识。

BRG(瘦网关)通过OverLay隧道或1:1 VLAN映射方式,逻辑直达vG(云网关),两者协同共同承载用户侧网关功能。通过转控分离云网关带来如下改变:

1.提供L3~L7增值业务时,降低网关实现复杂度,同时具备灵活的升级更新机制,通过SFC业务链编排赋能云网关;

2.大幅缩短业务交付周期,通过云化快速部署;

3.融合边缘云、CDN等一体部署,一跳入云,大幅提升用户体验;

4.一定程度上降低用户侧物理网关成本。

用户侧实体物理网关,基于全光底座,以OverLay隧道方式高速将流量疏导至边缘云网关,云网关基于业务链进行业务编排调度,开展家宽增值业务,按用户、按业务、按内容进行流量入云、入网调度。

2.2 OLT网元

OLT,即Optical Line Terminal,光线路终端,用于连接光纤干线的终端设备。其功能注定了OLT本身就是一侧重转发面的网元设备,并不是进行转控分离的关键,其进行转控分离至多是将其网元管理功能收缩上云。当宽带网关、BRAS进行转控分离,边缘云化部署后,OLT的转控分离转型的作用并不明显,甚至逐步和其他网元转发面合设,这里不再详述。

2.3 BRAS网元

BRAS位于城域网边缘,是用户实现各种宽带业务的入口,在运营商网络中具有举足轻重的地位。当前国内各大运营商均已完成vBRAS升级转型,并现网成熟商用,中国移动已较早推出了vBRAS设备规范标准。

vBRAS迈出了城域网云化,完成边缘云部署的第一步,未来将带动更多网元承载于云资源池上,将有更多业务可实现集中配置和调度,网络架构也会更加简洁、开放、敏捷。

传统宽带网络中,OLT承载了用户接入汇聚功能,当BRAS实现转控分离后,BRAS-UP将可逐步下沉至更低位置,甚至部署于OLT位置,直至替代OLT设备,大幅简化网络拓扑。

Part 03、 以DC为中心的分层架构演进 

当多个网元、多个异构网络进行转控分离之后,网元设备转发面趋同、控制面趋同,便为构建以DC为中心的分层网络架构提供了条件,同时部分异构网络网元或可能消失。

我们以BBF TR-459.2 vBRAS标准规范为例,vBRAS作为宽带基础设施,同时完成了4G LTE移动通信网络相关网元功能。反过来看,移动通信网络4G、5G网元的演进,包括SGW、PGW、UPF等,反向渗透了宽带接入功能。最终固移异构网络彻底融合归一。

中国移动也提出了以DC为中心的云网络架构,电信云资源池以DC和统一硬件资源池为核心,包括两层TIC(核心TIC和边缘TIC)。

随着网元设备的全面转控分离,云网进一步融合,最终将形成如下以DC为中心的运营商端局机房布局。

国内运营商以及AT&T等国外运营商,在2014年启动了R-CORD项目,通过采用白盒机设备、开源软件、虚拟化技术(SDN/NFV等),将运营商宽带网络中的传统端局设备机房(以交换中心)转变为类似于云服务提供商的数据中心,将网络架构重构为以DC为中心的分层网络架构,并成功落地商用。

Part 04、算网融合演进 

当网络重构为以DC为中心的分层网络架构时,如果说云网融合是必然,那么算网融合是基石。各网元以DC边缘云方式存在,各分级DC以全光底座连接成网,算力将如自来水一样,在各DC间自由流动,实现“算随人走,人移算迁”,“一点接入,即取即用”。

Part 05、 展望 

算力网络已在行业、国家层面提升到极其重要的位置,包括国家“东数西算”战略,运营商算力网络转型战略,具有巨大的市场潜力、战略价值。本文从宽带基础设施演进出发,从各层面探讨了面向算力网络的发展方向及策略,未来将实现“算力泛在、算网共生、智能编排、一体服务”目标。

责任编辑:庞桂玉 来源: 移动Labs
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