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通过虚拟化优化的智能型网络架构

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通过虚拟化优化的智能型网络架构通过虚拟化优化的智能型网络架构引用格式:刘洁,王哲.通过虚拟化优化的智能型网络架构[J].移动通信,2015,39(18):22-27.构建智能型网络的驱动力和需求移动互联网的挑战和智能管道的提出移动互联网的发展呈现明显的去电信化趋势,OTT客户端类应用成为移动互联网应用主流。互联网、终端厂商通过核心能力API开放,借助开放平台,成为汇聚产业链的主要角色。互联网服务商的成功,得益于他们灵活的服务体系架构,模块化、松耦合、数据和控制分离、业务和管道分离的体系架构符合移动互联网时代业务快速迭代的要求。应对挑战,运营商提...

通过虚拟化优化的智能型网络架构
通过虚拟化优化的智能型网络架构引用 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 :刘洁,王哲.通过虚拟化优化的智能型网络架构[J].移动通信,2015,39(18):22-27.构建智能型网络的驱动力和需求移动互联网的挑战和智能管道的提出移动互联网的发展呈现明显的去电信化趋势,OTT客户端类应用成为移动互联网应用主流。互联网、终端厂商通过核心能力API开放,借助开放平台,成为汇聚产业链的主要角色。互联网服务商的成功,得益于他们灵活的服务体系架构,模块化、松耦合、数据和控制分离、业务和管道分离的体系架构符合移动互联网时代业务快速迭代的要求。应对挑战,运营商提出了流量经营和后向运营的举措,欲将服务体系架构打造成可定制业务、可灵活开放和支持定向计费的智能管道。运营商将支撑智能管道运营化的网络基础称为智能型网络,这样的网络需要实现能力精简解耦、管理控制和业务逻辑的有效组合以及按需编排。4G网络的运营带来了更加丰富的网络能力,也促使运营商加快智能型网络的建设,而虚拟化和软件定义的技术的功能逻辑区隔和编程控制的理念非常符合智能型网络管道智能化的需求,从而得到了运营商的高度关注。运营商智能管道运营急需解决的问题运营商在不断转型过程中,基于全业务运营的需求,在多年前就已经提出了构建横向开放业务网络的网络举措并加予部署。现有网络架构基于OMA的OS(OMA服务环境)和3GPP勺OSA开放业务接入体系)进行 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,这2种架构是兼容的,其实质是业务功能能力化、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化,并经过适配提供标准化业务,生成调用接口,同时提供可交互的应用执行环境(含公共管理架构)。OSE勺特点是标准化、承载无关、开放和互通互用,其模型如图1所示:图1OSE模型图1中应用执行环境体现了统一管控的横向架构。4类相关接口定义如下:10:引擎实现之间或引擎实现提供给应用的功能调用接口,包括对运营支撑功能模块的调用接口;I0+P:应用了策略的I0接口,这类接口提供给应用和其他引擎实现调用时,在I0的基础上附带了另外的策略 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 ,保证调用的安全性和有效性;♦I1:引擎实现与应用执行环境之间的接口,实现应用发布、计费等管理功能和监控功能;♦I2:引擎实现调用网络和业务资源的接口。在以上架构的基础上,运营商经过几年的尝试,已有效地将短信、彩信、定位、支付、WAP^及下载等基础业务能力进行开放;在流量经营的思路提出以后,对业务承载的QoS能力进行开放的探索中也取得了一些成效。当直观简单的横向开放架构遭遇移动互联网的不断发展时,又产生了众多问题,具体体现在:(1)运营商虽然已经实现某些基础的业务能力,但这些能力(特别是短信、彩信和定位)的优势正逐步被互联网上众多社交类应用所取代。(2)定位于保证业务开放可控可管的策略执行者对管道的感知能力欠缺,不能及时对业务需求进行有效反馈。(3)业务资源的颗粒度成为承载业务功能的物理实体,资源复用的层面较高,复用系数较大。(4)策略的执行只是保证调用的安全性和有效性,未考虑业务生成的集成环境和运营策略的嵌入等运营要求,业务部署的智能未能有效提高。(5)应用对能力的调用更多的是一种对业务实现的逻辑功能的调用,并未映射应用对业务质量和用户体验的实际要求,即管道的基本能力(如对QoS的控制能力)不完备,未能发挥管道的真正优势。以上问题究其实质并不是OSE架构本身造成的,因为OSE只是一个架构建议,并没有对具体部署的细节问题做定义,也未全面考虑具体运营上的具体要求。但不管怎么说,OSE勾建的横向架构和松耦合、开放以及重用的机制,为管道的智能化打下了基础。管道能力分析运营商将流量精确化运营等同于管道运营,因为管道承载的业务数据流的直观体现就是流量。实现流量可控(路由、QoS、计费、优化压缩等)的机制和管道自身提供的感知信息就是管道能力。一般来说,根据业务逻辑控制业务走向和处理的过程称为业务引擎,业务引擎是管道能力的一种传统形式。现有业务引擎对流量的控制是相对静态的,而要实现对流量的动态控制,更需要对管道的状况深层把握,这就是管道的感知能力。感知能力包括对用户位置、用户状态、业务属性、流量走向、网络拥塞情况和流量使用情况等的把控,而且可分多种维度进行统计分析。管道初始数据的全面、直接的开放或许是不现实的(可能涉及暴露私隐和安全问题),但对数据信息的有效包装并提供给运营策略作为分析基础,或提供给第三方作为开展关联业务的依据,却不失为一种提升价值的手段。特别是跟底层网络密切相关的各类信息不像消息类、视频类能力那样容易被互联网应用所颠覆,所以这也是管道的重要能力。网元之间的通信是通过接口实现的,接口不仅是提取感知能力的基础来源,也是业务引擎部署业务逻辑的必要手段。虚拟化和软件控制的理念3.1云计算云计算基于虚拟化技术,在标准的基础硬件上虚拟出若干逻辑上相互区隔的计算和存储单元,实现资源的有效重用和动态调度。传统上业务网元部署在专用的硬件设备上,资源利用率低,网络配置需要人工操作,维护开通需要专用技术,而引入云资源池的部署后,所用业务网元都可以部署在通用的硬件上,资源利用率大大提高。云计算除了可以在基础硬件上实现虚拟化(laaS,基础设施作为服务),也可以在平台层面(PaaS,平台作为服务)和应用层面(SaaS软件作为服务)提供虚拟化服务。SDNSDN提出的初衷是针对网络的静态现状,解决网络架构中的数据路由问题。目前业界比较认同的SDN的架构包括应用层、控制层和基础设施层。其中,应用层包括各种不同的业务和应用;控制层主要是网络操作系统,负责处理数据平面资源的编排,维护网络拓扑、状态信息等;基础设施层负责基于流 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的数据处理、转发和状态收集。SDN的基本特征体现在:♦控制与转发分离:转发面对应基础设施层,由标准、转发功能单一的标准化设备组成,控制平面通过控制协议控制转发面的数据转发。♦集中控制:控制功能经过抽象处理,构成一个独立于设备的控制层,可以根据全局状态实现网络资源的灵活调度和网络优化。♦开放可编程性:通过APl接口,应用层可以告知控制层如何进行网络资源操作,以更好地满足业务带宽、时延以及计费等需求,应用层根据业务策略调用网络资源。♦网络虚拟化:SDN通过软件控制简化底层网络硬件,网络由静态的物理网络变成面向用户、面向应用的动态逻辑网络。SDN勺主流派系ONF(OpenNetworkingFounda-tion,开发网络基金会)主推的Openflow协议控制架构在业界的支持力度最大。ONF定义SDN架构如图2所示:图2ONF提出的SDN架构但从运营商勺角度看,并不想对既成事实勺大量网络设备作大动作,所以更倾向于在现有网络上叠加实现或使用适配的控制接口,女口IETF定义的Overlay(重叠)方式和I2RS接口。Overlay是在现有架构上利用现有网络接口叠加一层软件实现的灵活的逻辑控制功能,以完善提升现有网络的整体控制能力;I2RS强调现有网元在设备级控制平面的开放,但维持现有路由体系架构不变。NFVNFV的实质是网络功能硬件解耦和软件化,它和SDN是相辅相成的。ESTI(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute,欧洲电信标准化协会)最初提出NFV也是基于对SDN的理解,着眼于运营商解决方案提出的,同时运用SDN实现的NFV更加符合业务环境云化的趋势。NFV架构如图3所示,从中不难看出云计算与SDNNFV的密切关系:云计算是基础,同时依靠SDN和NFV实现网络层面和设备功能层面的有效虚拟化。NFV服务链服务链(SC,ServiceChain)技术是NFV和SDN相互渗透融汇的结果,是虚拟化部署的一种高层次实现,这个从图3中可以看出。SC在SDN实现了网络控制逻辑集中和网络功能虚拟化(NFV的基础上,进一步利用可编程技术控制虚拟化网络功能(VNF进行有效关联和有序互动,即控制虚拟化功能按照应用需求有效编排,其中应用需求可来自业务生成、运营和管理等各方面,相应地有运营管理服务链和服务提供服务链,它们是相互关联、不可或缺的,SC从另一个角度强化了SDN和NFV的可编程性。优化的智能型网络架构优化的智能型网络,其智能性至少包括:♦实现了管道能力的有效提炼;♦实现了能力的有效开放;♦实现了管道能力的按需部署;♦实现了按照应用生成要求灵活调用能力;♦实现了按照运营要求灵活调用能力;♦实现了应用需求到管道控制的自动适配;♦实现了管道使用的有效鉴权和灵活计费;♦实现了应用和服务的按需提供。管道能力的有效提炼是构建智能型网络的基础。如前所述,网络接口联动是能力的重要来源。下面就运营商正热切部署的4G(LTE)网络分析通过LTE网络接口可以提供的基础管道能力,具体如图4所示。图4中,引入了屏蔽能力接口协议差异的智能管道开放引擎,该引擎近似可认为是OSE模型中的“策略执行者+接口适配封装”,引擎下挂各种基础能力,通过3GPP标准接口提供能力实现。不难看出,以上各种能力和基础网络是密切相关的,它们逻辑独立但相互之间有很强的交互性,可以独立或关联组合起来提供控制能力(如PCRF勺QoS空制能力、IMSS(ServiceBroker,服务代理)的能力冲突和嵌套能力)和感知能力(如:状态数据、状态轨迹数据、订阅数据和应用数据等)。在提炼基础能力的基础上,结合上面章节的技术分析,本文引入了包括云计算、SDNNFVSC等虚拟化部署的相关技术,进一步优化智能管道的网络体系,解决运营商管道运营中的实际问题。优化后的智能管道网络体系如图5所示,图5中的几个关键点在于:基础网络的若干基础网络能力或感知点都提炼了管道的能力,包括控制能力、数据信息能力和感知能力。所有网元和能力以虚拟化模式集中部署在统一的通用硬件资源池上。引入了智能管道开放引擎,作为管道能力开放的统一关口,屏蔽了管道能力的协议差异性。智能管道开放引擎引入总线和编排模块,解析上层对管道能力的调用需求,同时实现有效的鉴权、计费和安全性管理。部署虚拟化系列技术使上述诉求得以满足,具体分析如下:管道能力全面云化部署,基于通用硬件,业务功能软件化,提高资源的利用率,同时提高了软硬件的重用性。云资源池(DC数据中心)在虚拟化管理的控制下,结合对SDN勺应用,实现网络的自动配置和能力快速部署,实现资源的动态灵活调度和按需扩展;同时提供高可靠的多租户环境,满足多种业务能力和网元统一部署并有所区隔的需求。智能管道开放引擎提供基于PaaS的业务生成环境和开放环境,通过引入总线架构和基于SDN及NFV的NFVSC编排能力,以插拔方式快速部署标准化软件,提供更加灵活的软硬件统一的业务生成环境,提供业务测试和发布的一站式服务。部署SDN控制网元和转发网元的控制能力集中部署,网元功能NFV化,实现全网统一视图,提高管控的一致性和有效性。对于需要分散部署的转发面网元,将承载面的控制能力集中意味着分散的转发面需要能通过标准的接口协议接收控制信息并有效解读。例如:如果控制器采用OPENFLOW议,转发面需要全面采用openflow交换机,这种更换对现网的改造是很大的。从这点看,4G网元全面实现NFV的条件目前还不成熟,作为过渡,一种方案是暂缓对网关类网元(P-GW/S-G)的NFV另一种方案是采用兼容现网承载面路由实现的控制协议,如IETF建议的I2RS控制协议。基于SDN和NFV服务链的构建,在开放架构中引入策略控制,结合应用的需求和管道的感知能力,灵活嵌入运营上的后向经营和流量优化等需求,实现策略控制的自动触发和灵活计费。基于SDN和NFV服务链的构建,在开放架构中应用运营逻辑,结合对管道感知信息的订阅,实现快数据效应,构建应用联动触发,提升用户感知。另外,管控功能模块实现公共管理、计费和认证鉴权,并支持多种灵活的业务模式的实现。业务模式的灵活性和多样化是互联网业务的重要特点,集中管控要支持后向/定向计费、在线支付以及令牌式的业务使用模式和计费结算模式(令牌是运营商或第三方分发的业务使用权限凭证,拥有令牌,就可以使用某种业务、某些业务或全部业务)等。落实到具体部署上面,鉴于相关技术的成熟度,上面的建设需要逐步推进。如:NFV方面,某些网元对硬件接口、性能有特殊要求,目前通用硬件技术还不能满足要求。不难看出,通过虚拟化以及相关部署,4G网络在提炼了优势能力的基础上,能够充分结合各类业务需求和运营需求,快速响应市场需求,灵活按需部署。结论智能型网络是可编程、动态自动配置、弹性可伸缩和可管可控的。虚拟化技术因为符合智能型网络的基本特征而成为构建智能型网络的抓手。在4G的场景下,新能力的精简和提炼还需要一个不断摸索的过程,虚拟化系列技术在提升管道智能的部署和应用方面目前也还不够成熟。但不难看出,能力的不断丰富和新技术的应用验证是相互促进的,预计在不久的将来,智能管道将超越业务承载的传统概念,其价值也会随其智能性的提高而不断被挖掘出来。
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