2014年,中国移动启动基于NFV和SDN(Software Defined Network,软件定义网络)的网络转型研究,并在2015年发布了《NovoNet 2020愿景》,旨在构建一张资源可全局调度、能力可全面开放、容量可弹性伸缩、架构可灵活调整的下一代网络。经过多年的技术研究、新技术试验和现网试点,SDN\NFV融合组网架构已基本成形,多场景网元NFV化网络SDN化已逐步步入试商用或商用阶段。
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SDN和NFV两大关键技术
1.1 SDN技术
SDN作为中国移动NovoNet下一代网络总体设计架构的两大关键技术之一,具有控制与转发分离、控制面集中、接口开放可编程的特点,可实现全局视角网络资源灵活调度以及新业务快速部署,能简化运维、提高网络资源利用率。基于SDN技术的数据中心网络成为SDN技术首先落地的重要场景,利用编排层、控制层和转发层三层架构,数据中心网络可以实现网络自动按需打通,使得网络部署的灵活性能够满足云数据中心资源发布的灵活性,为用户提供优质的体验。
1.2 NFV技术
NFV作为中国移动NovoNet下一代网络总体设计架构的另一关键技术,目标在于在标准化的通用IT设备(x86服务器、存储和交换设备)来实现各种网元功能,通过硬件资源与软件功能的解耦,可灵活共享硬件资源,实现新业务的快速开发、自动部署、弹性伸缩等。目前NFV技术已经广泛应用于IT、核心网等领域,具体表现在IT类功能网元防火墙、负载均衡等硬件设备NFV化以及核心网等专用设备NFV化。
1.3 SDN和NFV融合
作为下一台网络总体设计架构的两大关键技术,SDN和NFV两者即相互独立又相互补充;独立性表现为SDN网络中可以基于传统硬件方式实现网络功能,采用NFV方式提供网络功能时,可以基于传统的策略路由或者标签转发。但两者相互补充会发挥出更大的效应,特别是在5G时代多领域业务云化,基于SDN的网络自动化和智能化技术满足后续多类NFV网元大规模部署要求,虚拟网络安全隔离特点更能够保证NFV网元的部署安全。
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SDN/NFV融合架构
欧洲电信标准化协会(以下简称ETSI)为NFV制定了参考架构,参考架构包括了完整的基础架构层、资源管理与业务流程编排层,以及OSS层和网络功能层,并后续就架构开放性、接口标准化、安全及可靠性以及解决方案等内容进行进一步约束和规范。而SDN技术的诞生便是依赖于编排层、控制层和转发层三层架构,相关的协议和标准在开放网络基金会(ONF)进行丰富和补充。中国移动率先在ETSI定义的NFV经典架构基础上融入SDN三层架构,提出SDN/NFV融合架构,具体表现在SDN控制器作为网络管理的核心组件北向对接NFV架构中的VIM(Virtualized Infrastructure Manager,虚拟基础设施管理),南向对接各类网络转发设备,实现NFV网元内部以及网元之间网络自动开通。
该架构将SDN和NFV进行融合,将网络能力进行更好的抽象和开放,既发挥了NFV资源按需创建、删除、横向和纵向扩容的灵活性优势,又发挥了SDN网络自助按需打通,灵活调整的优势。
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SDN/NFV融合架构试点和落地
江西移动联合移动研究院开展SDN/NFV全解耦资源池试点建设,搭建基于SDN/NFV融合架构的资源池,第一类场景面向IT类设备负载均衡器的NFV化。该资源池编排层采用OpenStack架构的轻量级应用软件,虚拟化层基于KVM架构,控制器采用移动研究院基于ODL架构开发的控制器软件。值得说明的是,该资源池内所有硬件产品和X86服务器均采用集采产品以及利旧现网产品,依托于标准接口和流程规范打破了软硬件耦合性,实现了软硬件以及各层级设备的解耦合。
轻量级应用软件可基于抽象的网络模型实现租户逻辑网络隔离与管理、虚拟功能网元创建和编排等功能,呈献给使用者简单直观的操作界面;数据中心控制器向上对接应用软件和OpenStack,向下对接开源虚拟交换机、虚拟负载均衡器、硬件网关和硬件防火墙,打通端到端网络,包括外部网络、业务网络和管理网络。而试点的NFV网元是采用华三的虚拟负载均衡器。硬件网关和硬件防火墙设备均采用现网利旧产品包括山石防火墙和思科的交换机。
图2 SDN/NFV融合架构试点
基于SDN/NFV架构的资源池试点验证了SDN/NFV融合架构的可行性,引入了虚拟负载均衡设备,资源利用率提升,且配合功能网元管理设备实现功能网元的全生命周期管理;依托于联合组建的研发运营一体化团队,该资源池试点采用开源OpenStack+KVM架构的开源产品,以及应用软件和控制器等定制产品,从需求、方案设计到研发实现均自行完成,提高效率,也提升了团队整体实力;另结合融合架构耦合性问题,团队突破性尝试制定标准接口和流程,通过硬件设备的软件升级,实现硬件产品合理利旧。基于SDN/NFV的融合架构目前应被业界广泛采纳,并应用于网络云等多个场景中。
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后续展望
目前基于SDN和NFV的云化转型已经进入商用阶段,业务部署效率和灵活性得到提升的同时,如何加强云化数据中心的运维管理、网络自动化到智能化的过渡、进一步解除设备之间的耦合关系等也成为当前需要重点研究的问题。江西移动公司、研究院和信息技术中心组建的研发运营一体化团队将继续深入新型网络运维管理技术和工具研究,提升运维管理的自动化水平和精准度;将用户意图和网络模型进行深入结合匹配,进入SDN2.0进行网络智能化尝试;通过规范化和标准化,打破厂家壁垒,切实保证网络开放灵活,引导端到端产业生态圈健康发展。