家庭寬帶基礎設施未來發展路徑
Part 01、 背景
中國移動集團進一步升級云網融合戰略,構建泛在融合的算力網絡,打造“一點接入、即取即用”算力服務,讓算力如水、電、暖、燃氣一樣流入千家萬戶,成為人們日常生活的第五種必備生產資料。
《中國移動算力網絡白皮書》提出“網絡無所不達、算力無所不在、智能無所不及”的目標愿景。為實現該愿景,網絡基礎設施的算網融合是基礎,云網融合是必然,逐步邁向算網一體。
基于中國移動智慧家庭運營中心自主可控億級家庭泛終端、和家云網加速網絡建設、網絡基礎設施研發等多方面積累,自下而上從網元架構、機房部署、算網融合三個維度,嘗試探索寬帶基礎設施在算力網絡背景下的演進策略及方向。
Part 02、轉控分離架構演進
寬帶網元基礎設施包括用戶側設備(寬帶網關)、運營商側設備(OLT、BRAS設備)兩大類。其中,寬帶網關、OLT、匯聚交換機、連同分光器、光纖光纜、網線共同構成通常所指的接入網;BRAS以及位置相當的其他網元設備(路由器、交換機等)共同構成通常所指的城域網。值得一提的是,所涉及的匯聚交換機、路由器等網元只用來做通用路由交換功能,不是寬帶網絡特有網元,不單獨敘述。
網元的轉控分離架構優勢主要體現在如下方面:
- 發揮轉發面極致性能:轉發面線速轉發,不斷下沉至更低位置,最大限度靠近用戶,實現流量就近卸載,高速一跳入云,是超低時延、超高帶寬業務體驗的物理保障;
- 最大化控制面集中控制、靈活彈性優勢:控制面復雜邏輯控制,不斷分級上升至較高位置,實現轉發面及增值業務集中管理控制,提升網絡彈性及可靠性;
- 實現異構網絡的融合統一:不同網元實施轉控分離后,轉發面功能趨同,控制面功能趨同,進一步橫向擊穿,實現不同網元的統一化,異構網絡歸一化,大幅簡化網絡架構;
- 實現網元功能解耦,擺脫設備商鎖定:轉控分離后,通過南北向接口標準化,可實現多廠商設備級互通,擺脫設備商煙囪式鎖定。
網元的轉控分離演進,表面看似乎與算網融合演進相悖,實際上卻是有機統一。尤其前述第三點優勢,會形成廣覆蓋的以數據中心為載體的標準化端局機房,以網為基,端邊協同、邊邊協同、云邊協同,盤活端、邊、云算力。轉控分離重塑邊緣數據中心,算力網絡決勝在邊緣。
2.1 寬帶網關
寬帶網關通過轉控分離升級,實現用戶側物理網關瘦身,業務全部上云,實現寬帶接入“一跳入云”。
BBF世界寬帶論壇標準化組織,IETF國際互聯網工程任務組均提出了基于轉控分離架構的用戶側寬帶網關標準及部署方案。不同的標準組織,相同的系統架構及部署方案,在用戶側寬帶網關轉控分離架構上,行業達成了共識。
BRG(瘦網關)通過OverLay隧道或1:1 VLAN映射方式,邏輯直達vG(云網關),兩者協同共同承載用戶側網關功能。通過轉控分離云網關帶來如下改變:
1.提供L3~L7增值業務時,降低網關實現復雜度,同時具備靈活的升級更新機制,通過SFC業務鏈編排賦能云網關;
2.大幅縮短業務交付周期,通過云化快速部署;
3.融合邊緣云、CDN等一體部署,一跳入云,大幅提升用戶體驗;
4.一定程度上降低用戶側物理網關成本。
用戶側實體物理網關,基于全光底座,以OverLay隧道方式高速將流量疏導至邊緣云網關,云網關基于業務鏈進行業務編排調度,開展家寬增值業務,按用戶、按業務、按內容進行流量入云、入網調度。
2.2 OLT網元
OLT,即Optical Line Terminal,光線路終端,用于連接光纖干線的終端設備。其功能注定了OLT本身就是一側重轉發面的網元設備,并不是進行轉控分離的關鍵,其進行轉控分離至多是將其網元管理功能收縮上云。當寬帶網關、BRAS進行轉控分離,邊緣云化部署后,OLT的轉控分離轉型的作用并不明顯,甚至逐步和其他網元轉發面合設,這里不再詳述。
2.3 BRAS網元
BRAS位于城域網邊緣,是用戶實現各種寬帶業務的入口,在運營商網絡中具有舉足輕重的地位。當前國內各大運營商均已完成vBRAS升級轉型,并現網成熟商用,中國移動已較早推出了vBRAS設備規范標準。
vBRAS邁出了城域網云化,完成邊緣云部署的第一步,未來將帶動更多網元承載于云資源池上,將有更多業務可實現集中配置和調度,網絡架構也會更加簡潔、開放、敏捷。
傳統寬帶網絡中,OLT承載了用戶接入匯聚功能,當BRAS實現轉控分離后,BRAS-UP將可逐步下沉至更低位置,甚至部署于OLT位置,直至替代OLT設備,大幅簡化網絡拓撲。
Part 03、 以DC為中心的分層架構演進
當多個網元、多個異構網絡進行轉控分離之后,網元設備轉發面趨同、控制面趨同,便為構建以DC為中心的分層網絡架構提供了條件,同時部分異構網絡網元或可能消失。
我們以BBF TR-459.2 vBRAS標準規范為例,vBRAS作為寬帶基礎設施,同時完成了4G LTE移動通信網絡相關網元功能。反過來看,移動通信網絡4G、5G網元的演進,包括SGW、PGW、UPF等,反向滲透了寬帶接入功能。最終固移異構網絡徹底融合歸一。
中國移動也提出了以DC為中心的云網絡架構,電信云資源池以DC和統一硬件資源池為核心,包括兩層TIC(核心TIC和邊緣TIC)。
隨著網元設備的全面轉控分離,云網進一步融合,最終將形成如下以DC為中心的運營商端局機房布局。
國內運營商以及AT&T等國外運營商,在2014年啟動了R-CORD項目,通過采用白盒機設備、開源軟件、虛擬化技術(SDN/NFV等),將運營商寬帶網絡中的傳統端局設備機房(以交換中心)轉變為類似于云服務提供商的數據中心,將網絡架構重構為以DC為中心的分層網絡架構,并成功落地商用。
Part 04、算網融合演進
當網絡重構為以DC為中心的分層網絡架構時,如果說云網融合是必然,那么算網融合是基石。各網元以DC邊緣云方式存在,各分級DC以全光底座連接成網,算力將如自來水一樣,在各DC間自由流動,實現“算隨人走,人移算遷”,“一點接入,即取即用”。
Part 05、 展望
算力網絡已在行業、國家層面提升到極其重要的位置,包括國家“東數西算”戰略,運營商算力網絡轉型戰略,具有巨大的市場潛力、戰略價值。本文從寬帶基礎設施演進出發,從各層面探討了面向算力網絡的發展方向及策略,未來將實現“算力泛在、算網共生、智能編排、一體服務”目標。