當萬物互聯的世界從構想逐步成為現實,互聯設備的增長、數據速率的提升和用戶密度的增加,對通信網提出了前所未有的變革需求。然而,電信運營商在過去所采用的固定功能網絡設備無法充分地擴展或自我調整,因此也無法有效地處理日益多元化的數據密集型工作負載。
為了應對這一挑戰,近年來,我國的電信運營商紛紛開展了網絡重構的工作,希望以SDN/NFV等技術為核心,推動網絡的轉型,從根本上改變傳統網絡存在的“網絡剛性、網元封閉、業務煙囪、運營復雜”局面,形成一個“簡潔、敏捷、開放、集約”的未來網絡架構。我國三家運營商在網絡重構方面都有各自的專項計劃,分別是中國電信的“CTNet2025”、中國聯通的“CUBENet2.0” 和中國移動的“NovoNet”。
中國電信:2025年將實現80%網絡功能虛擬化部署
中國電信CTNet2025的一個重要目標,是到2025年左右將實現80% 的網絡功能虛擬化(NFV, Network Function Virtualization)部署,近期到2020年將首先達成該目標的一半,即40%的網絡功能虛擬化部署。中國電信董事長楊杰表示:“中國電信希望以CTNet2025為牽引,通過從2016 年到2025年將近10年的網絡重構工作,形成智能的網絡服務體系,改變人與人、人與物、物與物的連接交互方式。”
2017年8月,中國電信在北京進行了網絡重構一周年的成果展示,從其發布的網絡重構成果中可以發現,中國電信已經在多個領域積極推進了NFV的引入:
?結合VoLTE的需求,部署了全球最大規模的vIMS網絡
?面向城域網內大并發、小流量的場景,開展了vBRAS試點和試商用
?面向物聯專網等需求,開展了vEPC的試驗
?關注中小企業網絡隨選的需求,開展了vCPE等定制開發
但是,盡管成果顯著,但真正讓NFV走向成熟、穩定的業務應用,目前依然有眾多技術挑戰需要攻克。著名咨詢機構IHS在2017年的報告中指出,缺乏運營商級要求的NFV產品和技術是電信運營商網絡中部署NFV的最大阻力。在前期開展的NFV技術試驗、試點和商用部署等工作中發現,亟需在以下幾個方面對現有的技術加以改進和提升、對采用的基礎設施加以規范,以滿足電信級的NFV應用部署需要:
?面向云、網、終端等不同場景需求,引入不同型號CPU,特別關注高性能和低功耗的形態
?面向NFVI高速轉發和服務器高速網卡要求,提供萬兆以上的網卡能力
?面向快速高性能存儲要求,考慮低成本硬盤存儲和SSD cache 相結合
?關注防火墻設備對等數據包高速處理的要求,考慮加速卡的應用
?針對用戶數據I/O通道性能瓶頸,考慮多種軟硬件的優化手段
?面向OpenStack提供對于硬件資源位置精準監視和關鍵事件的捕獲,便于MANO的智能管理
?采用容器技術,諸如Kubernetes,來降低對Hypervisor部署的需要,降低VNF的加載時間
軟硬結合,以全棧產品實力助推NFV變革
為了解決上述問題,進一步推動NFV技術的部署和轉化,英特爾與電信運營商的技術專家合作開展了深入的研究,并結合實驗室測試和現網試點等機會進行了驗證。
在硬件層面,面向靈活的計算、存儲和網絡所需的強大數據中心平臺要求,英特爾推出了英特爾至強可擴展處理器,與前幾代產品相比,該平臺可使每臺服務器運行的虛擬機數量最多提高4.2倍,特別適合云和NFV的需求,并能達到電信級的99.999%的高可用性。
同時,在已經量產的40G、25G網卡的基礎上,英特爾正在加速推出100G和智能網卡。基于傲騰新一代高速存儲科技,英特爾可以提供近似于內存性能的英特爾固態盤,充分滿足NFVI和數據中心的要求。同時,基于英特爾QAT技術(英特爾Quick Assist Technology)加速卡對加解密和壓縮/解壓縮,基于FPGA對vBRAS的層次化QoS都進行了優化,充分釋放了CPU能力,提高了數據包的處理性能。
在軟件層面,英特爾積極推動開源技術的發展,廣泛開展和參與了DPDK、VPP、OVS等項目,其中DPDK技術結合了英特爾VT技術、操作系統、虛擬化層與vSwitch等多種優化方案,形成了完整的性能加速架構,可提供API供高速轉發類應用訪問。目前,DPDK已經成為我國電信運營商NFV系列規劃的標配內容,并且DPDK與VPP、OVS相結合,還能在多種不同網元的加速上產生良好的效果。
在智能化平臺層面,英特爾積極參與了MANO智能化平臺的開源社區活動,并借助EPA實現對PCI總線進行遍歷,以及自動向基于OpenStack的管理器和編排器上報服務器的能力,實現 MANO對NFVI的深度感知和智能調度。
階段成果,為未來智能時代奠基
在英特爾的協助下,電信級NFV技術和產品得到了快速發展,我國電信運營商進一步堅定了NFV引入的信心,以中國電信為例,其將在以下幾個方面持續推進NFV的應用部署。
堅定了內部一朵云的決心,將NFVI納入云管平臺統一管理
中國電信認為,在已經集約化部署的云資源池中,在現有IT系統和業務平臺共云的基礎上,未來NFVI規模部署也可以基于該云資源池統一承載。特別是采用諸如DPDK這樣的硬件通用化和性能 提升技術,結合諸如EPA這樣的MANO智能化管理技術,完全可以基于已有的云管平臺將NFVI資源進行統一納管。
發布了全解耦的NFV系列規范,將DPDK等關鍵要求納入企業標準
中國電信在業界首家發布了面向全解耦的NFV系統規范,向產業界發出了明確的信號和具體的技術要求,希望通過NFVI、vIMS網元以及MANO的協同配合,實現真正意義上的NFV各層間的解耦,加速NFV的成熟商用。這其中,DPDK等技術已經成為基礎性要求,通過企業標準的形式指導相關系統的開發和部署。
積極探索FPGA、智能網卡等在現網中的繼續應用和試點引入
面向現有NFVI在高速轉發能力等方面的不足,特別是考慮到長遠引入對于現有高性能網元的逐步替代需求,在英特爾的協助下,中國電信將在實驗室試驗的基礎上,進一步對下個現網試點和試商用進 行推進,通過現網業務的加載來推動技術的成熟和能力的轉化。
在硬件、軟件以及平臺能力開放等方面,英特爾協助我國電信運營商開展了上述具體的技術創新和應用突破,僅僅是面向未來網絡最終目標的第一階段。結合現網業務加載的需求,除了目前vIMS、vBRAS等進展較快的場景外,今后vEPC、vCPE等場景以及即將到來的5G時代,都還會進一步提出在硬件和軟件加速、硬件型號差異化、軟件能力開放和跨平臺統一管控等方面的深入要求,這也將推動英特爾在ICT技術融合方面的不斷創新和提升。
英特爾和我國電信運營商預期將在上述成功經驗的基礎上,繼續對服務器硬件能力定制、NFVI性能加速、VNF云管平臺對接及網絡的人工智能、面向5G的MEC和網絡切片等多個層面進一步深化合作,共同推動電信級NFV的部署和繁榮。
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原文標題:邁向萬物互聯時代:中國電信NFV部署實踐之路
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