CO機(jī)房重構(gòu)推進(jìn)邊緣DC建設(shè)研究

張嗣宏

摘 要：傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)封閉，難以滿足互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的業(yè)務(wù)需求，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行變革，向以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)的SDN/ NFV新型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)型。文章從CO重構(gòu)的角度，探索如何利用現(xiàn)網(wǎng)的電信機(jī)房，進(jìn)行DC化改造，通過(guò)逐步引入虛擬化電信業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：CO重構(gòu)；邊緣DC；SDN；NFV

電信運(yùn)營(yíng)商正面臨從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向SDN/NFV為代表的新型網(wǎng)絡(luò)變革的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，數(shù)據(jù)中心將成為未來(lái)電信網(wǎng)絡(luò)的核心載體之一?，F(xiàn)網(wǎng)中存在的大量通信機(jī)房和通信設(shè)備如何改造，如何能夠既充分利用現(xiàn)有的機(jī)房資源，又逐步實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向SDN/NFV新網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型，成為擺在運(yùn)營(yíng)商面前的一道難題，CO（Central Office）機(jī)房重構(gòu)因此成為當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商研究的重點(diǎn)課題。

目前海外主流運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始進(jìn)行CO重構(gòu)的研究，這其中以美國(guó)的AT&T和歐洲的Orange、DT為典型代表。AT&T目前的研究進(jìn)展較為領(lǐng)先，已經(jīng)在ONF2015峰會(huì)上進(jìn)行了固網(wǎng)CORD（Central Office Re-architected as a Datacenter）的相關(guān)Demo展示，該方案主要由固網(wǎng)網(wǎng)元虛擬化（包括vBNG，vCPE，vOLT三個(gè)網(wǎng)元）、CORD內(nèi)的leafspine組網(wǎng)方案、編排管理方案（XOS編排器）三大方案構(gòu)成，具體如圖1所示。

AT&T CORD方案的特點(diǎn)：（1）網(wǎng)元虛擬化方案比較激進(jìn)和徹底，除OLT中的PON MAC由于光器件的特殊特性采用專用硬件外，其余網(wǎng)元功能完全采用純軟件的方式在COTS通用服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)。（2）DC內(nèi)部組網(wǎng)采用白盒交換機(jī)組成leaf-spine無(wú)阻塞交換矩陣，由SDN控制器集群通過(guò)openflow協(xié)議對(duì)Fabric交換機(jī)進(jìn)行控制。（3）vBNG、vOLT作為SDN App運(yùn)行在SDN控制器平臺(tái)上。

除了海外運(yùn)營(yíng)商外，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商也開始思考如何通過(guò)對(duì)本地網(wǎng)CO重構(gòu)實(shí)現(xiàn)邊緣DC的建設(shè)。SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)將以三級(jí)DC架構(gòu)（中心DC、區(qū)域DC和邊緣DC）為基礎(chǔ)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的共識(shí)。與互聯(lián)網(wǎng)公司相比，數(shù)量眾多、接近用戶的屬地化邊緣DC是電信運(yùn)營(yíng)商的核心優(yōu)勢(shì)和重要資產(chǎn)。邊緣DC主要覆蓋本地網(wǎng)層面，滿足本地業(yè)務(wù)接入，關(guān)注低時(shí)延和用戶體驗(yàn)提升。邊緣DC建設(shè)的重點(diǎn)就是對(duì)現(xiàn)有的本地網(wǎng)CO進(jìn)行重構(gòu)。

2 本地網(wǎng)CO重構(gòu)

本地網(wǎng)CO的重構(gòu)可以分為2個(gè)方面：一CO機(jī)房的物理改造，二是CO機(jī)房中傳統(tǒng)網(wǎng)元設(shè)備的NFV化改造。

在物理改造方面，新型數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)通信機(jī)房相比，在功率密度上有較大的提升，傳統(tǒng)電信專用設(shè)備每機(jī)架功率密度約2～4kW，而數(shù)據(jù)中心的IT機(jī)架可以容納20～30臺(tái)服務(wù)器，功率密度將提升到每機(jī)架10～20kW，因此對(duì)機(jī)房的電力、空調(diào)都提出更高的要求。此外，由于數(shù)據(jù)中心具備彈性伸縮的特性，可以比傳統(tǒng)機(jī)房覆蓋用戶數(shù)提升數(shù)倍乃至十幾倍，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將比CO機(jī)房有大幅減少，單個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)放置的COTS服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備數(shù)量也將大幅提升，需要預(yù)留足夠面積的機(jī)房空間。如果按照每20萬(wàn)寬帶用戶，每用戶平均流量5Mbps計(jì)算，大概需要預(yù)留20個(gè)機(jī)架位置、60m2空間。邊緣DC覆蓋的用戶數(shù)越多，所需預(yù)留的機(jī)房空間也要同比增加，滿足彈性擴(kuò)容需求。因此，在邊緣DC的物理局所選擇上，需要綜合考慮電力、空調(diào)、面積及光纖資源等多個(gè)因素，選擇合適的CO機(jī)房進(jìn)行改造。由于PSTN退網(wǎng)已經(jīng)騰空一些機(jī)房，建議優(yōu)先從PSTN退網(wǎng)機(jī)房中選擇條件合適的進(jìn)行DC化改造。

在CO機(jī)房中傳統(tǒng)網(wǎng)元的NFV化改造方面，需要結(jié)合業(yè)務(wù)的特點(diǎn)和技術(shù)的演進(jìn)來(lái)分階段分步驟完成。目前本地網(wǎng)內(nèi)通信機(jī)房從橫向按照專業(yè)可以大致分為交換、數(shù)據(jù)、傳輸、綜合四大類型，從縱向可以分為骨干、城域核心、業(yè)務(wù)控制和接入4個(gè)層級(jí)。不同專業(yè)、不同層次的設(shè)備是否進(jìn)入DC，以及進(jìn)入DC的時(shí)間次序都存在著差異，需要綜合考慮。

當(dāng)前x86服務(wù)器的主要優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算能力較為強(qiáng)大，而在轉(zhuǎn)發(fā)性能上相對(duì)還偏弱，因此，與業(yè)務(wù)控制強(qiáng)相關(guān)、偏重于計(jì)算能力的網(wǎng)元和功能將優(yōu)先進(jìn)行虛擬化改造進(jìn)入DC，而對(duì)于高轉(zhuǎn)發(fā)要求的網(wǎng)元改造時(shí)機(jī)尚不成熟，如AR/CR等高端路由器，另外涉及光傳輸、無(wú)線射頻等偏物理層的網(wǎng)元也不適合虛擬化改造。考慮專業(yè)特性，各專業(yè)傳統(tǒng)設(shè)備的改造思路如下：（1）PSTN等固網(wǎng)交換類設(shè)備隨著PSTN改造及固移融合自然退網(wǎng)。（2）BNG設(shè)備優(yōu)先引入NFV化的控制面部署在邊緣DC，核心/骨干路由器設(shè)備機(jī)房暫時(shí)保持。（3）光傳輸機(jī)房仍然保留，部分服務(wù)于固網(wǎng)交換的本地傳輸也將自然退網(wǎng)。（4）接入類機(jī)房將向NG接入方向演進(jìn)，呈現(xiàn)微云化、類DC的特征；硬件上專用硬件和IT硬件結(jié)合，部分接入?yún)R聚機(jī)房未來(lái)可改造為邊緣DC的遠(yuǎn)端模塊，服務(wù)于部分下沉網(wǎng)元，改善用戶體驗(yàn)。

綜合考慮，未來(lái)邊緣DC中包含的虛擬化網(wǎng)元主要有vBNG控制面、vCPE控制面、vOLT控制面、vCDN、vEPC用戶面、vBBU控制面等幾類，本文建議根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求和技術(shù)成熟度，分3個(gè)階段演進(jìn)。

階段一：從本地網(wǎng)PSTN機(jī)房中挑選條件較好的進(jìn)行DC改造試點(diǎn)，部署云管理平臺(tái)、SDN控制器，并將vBNG/vCPE等控制面虛擬化部署進(jìn)入邊緣DC，BNG設(shè)備集中到邊緣DC，實(shí)現(xiàn)BNG的資源池化，節(jié)約BNG擴(kuò)容成本，解決部分站點(diǎn)BNG設(shè)備數(shù)量過(guò)多、機(jī)房空間不足的問題，同時(shí)采用BNG硬件轉(zhuǎn)發(fā)面，仍然保持電信級(jí)處理能力；vCDN，vEPC-U下沉，減少城域網(wǎng)穿透流量，降低時(shí)延，提升用戶體驗(yàn)。

階段二：隨著4K視頻等大帶寬業(yè)務(wù)的推廣，業(yè)務(wù)流量大幅增長(zhǎng)，原有BNG轉(zhuǎn)發(fā)面能力難以滿足需求，逐步引入新型高性能通用轉(zhuǎn)發(fā)面，并實(shí)現(xiàn)vBNG/vEPC/vCPE等多網(wǎng)元共享統(tǒng)一的轉(zhuǎn)發(fā)資源池；采用分布式DC，彈性部署，服務(wù)于業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)部署，vCDN緩存可以有選擇地下沉到部分OLT局所，進(jìn)一步提升熱點(diǎn)區(qū)域用戶體驗(yàn)，該下沉局所通過(guò)光纖接入邊緣DC，作為邊緣DC的遠(yuǎn)端模塊；引入CRAN架構(gòu)，BBU池化，實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源集中控制和管理，降低OPEX，提升小區(qū)邊緣速率，提升用戶體驗(yàn)。

階段三：邊緣DC內(nèi)各網(wǎng)元VNF逐步實(shí)現(xiàn)組件化，運(yùn)營(yíng)商可以基于組件靈活搭建各類功能，提供差異化的隨需網(wǎng)絡(luò)；BBU虛擬化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)線基站的資源共享、彈性伸縮，降低成本。

各網(wǎng)元在各階段的虛擬化演進(jìn)過(guò)程如表1所示。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CO機(jī)房重構(gòu)為邊緣DC將成為運(yùn)營(yíng)商向SDN/ NFV架構(gòu)演進(jìn)的重點(diǎn)，各類網(wǎng)元設(shè)備向SDN/NFV演進(jìn)之路不能一蹴而就，需要綜合考慮業(yè)務(wù)特性和技術(shù)成熟度，合理規(guī)劃，逐步推進(jìn)。

Study on Central Office Refactor to Push Edge DC Deployment

Zhang Sihong

（Nanjing ZTE Software Co.， Ltd.， Nanjing 210012， China）

Abstract： Traditional telecom networks are closed， it is difficult to satisfy the service requirements of internet+ era the network architecture need to change to new SDN/NFV network which based on data center. This paper from the perspective of CO refactor， explores how to leverage exist telecom central offices， how to refactor as a data center， and achieve the network transformation target through the gradual introduction of virtual telecom services.

Key words： CO refactor； edge DC； SDN； NFV