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浙江电信城域网VxLAN+vBRAS最佳实践
通信世界网
作者:马万飞       2016年10月13日 11:15
城域网

通信世界网消息(CWW) 浙江电信城域网现有网络架构分为核心层、业务控制层、POP点交换机汇聚层和接入层,整个城域网自BRAS以下全部为二层交换结构。

随着宽带视频流量迅猛增长,以及提速降费的迫切需求, 为了解决原有城域网汇聚层交换机万兆密度低,单机单链路无保护的现状,浙江电信率先在城域网汇聚层规模引入支持“多虚一”的高性能100T数据中心级交换机。

高性能虚拟化交换机的引入,很好地满足了汇聚层高密10G和100G接口需求,实现了汇聚层设备和链路的故障倒换保护,为后期流量经营构建了强大的基础管道能力。但现有业务控制层大量部署的传统硬件BRAS/MSE在控制平面表现弱和灵活扩展性较差,运维要求高、难度大,逐渐成为城域网进一步演进的瓶颈,主要表现在如下3个方面:

1) 业务控制层瓶颈:现网BRAS/MSE设备控制平面如并发连接数,CPU利用率,QoS策略及队列数存在瓶颈,而转发能力却没有发挥出来,如10G线速接口流量只能到4G,因为每单板会话数的限制。

2) 灵活性扩展性差:现网BRAS/MSE设备对新业务的支撑能力弱,各厂家标准不统一,测试上线周期太长。城域网出口流量的调度不够灵活,链路负载不均衡,部分出口链路利用率低。

3) 运维复杂:每台设备需要独立配置和控制,对运维人员的技术水平要求高,无自动化集中统一控制平面。

图1 传统城域网网络架构拓扑

新型SDN/NFV城域网模型概念设计及方案论证

随着SDN/NFV技术的快速发展和逐步成熟,DPDK技术的出现让服务器转发性能大幅提升,百T级别虚拟化交换机在电信城域网规模部署,一种融合NFV+VxLAN+SDN的新型城域网模型呼之欲出。

采用NFV技术的vBRAS虚拟网元具备强大的控制平面、灵活弹性可扩展,基于标准硬件x86架构上线快,可根据业务需求灵活定制,支持大规模集群技术,相比传统硬件BRAS设备可靠性和利用率大幅提高。

在一个本地网范围内充分利旧现有的城域网POP机房,集中部署2~6个vBRAS资源池对业务进行集中处理,通过测算,一个标准机架部署12台两路高性能服务器可以承载约10万并发宽带用户,考虑冗余备份和性能余量,基本相当于把2个大型POP点的所有用户进行了整合。

考虑城域网QINQ冲突的可能性,为了减少对原有网络配置及业务模式的改动,在城域网POP点虚拟交换机启用VxLAN技术对用户QINQ报文进行封装,通过VxLAN隧道把报文透传到vBRAS进行处理,vBRAS和AAA计费平台根据VxLAN+QINQ对用户进行惟一识别。为了实现自动化的控制和运维,引入SDN控制器集中管理整个网络的控制平面,并对流量进行动态调度。新型城域网模型如图2所示。

图2 新型SDN/NFV城域网模型

电信城域网宽带业务规划

浙江电信的宽带产品主要分为面向家庭宽带的公众产品和面向政企客户的政企产品,承载业务主要是宽带拨号、IPTV和语音,大部分采用PPPOE方式拨号到BRAS设备处理,宽带用户主要分为公网双栈、私网双栈和 DS-Lite。主要产品分类如表1。

表1 浙江电信宽带产品策略图

根据产品策略不同,分为共享接入和VLAN分离接入,2种接入方式的带宽控制策略如下。

共享接入方式下,同一家庭的宽带业务和IPTV业务共享接入带宽,优先保障IPTV带宽,采用“X保X”的QoS策略。除业务自身的带宽控制外,还受家庭总带宽限制。共享接入方式的iptv_only产品,只进行业务带宽控制。

分离接入方式下,IPTV业务和宽带业务CvLAN+PvLAN不同,每种业务独立进行带宽控制,采用“限流”QoS策略。需同时进行业务带宽和家庭总带宽控制。分离接入的IPTV_Only产品,只进行业务带宽控制,占用所有上网带宽。

位于用户前端的CPE ONU划分3个CvLAN,分别用于上网、IPTV和语音,OLT上PON口先对CVLAN进行映射,保证每个用户VLAN不同,然后再打外层SVLAN、IPTV和语音一个SVLAN上行到二平面汇聚或多边缘设备,宽带上网一个SVLAN,上行到一平面汇聚。每个PON板分配的SVLAN相同,这样一个大型本地网规划1000个SVLAN足够使用。

VxLAN ID 规划相对比较灵活,主要是因为16M ID足够去分配。为了防止出现前期城域网VLAN规划的混乱及冲突问题,基于现有一个POP点宜规划几个VxLAN ID,可根据业务类型进行规划,也可根据新兴业务需求进行规划。

电信城域网vBRAS试点上线的3道坎

浙江电信的城域网VBRAS试点上线共经历了3个阶段。

第一阶段,完成三轮基本功能和性能测试,版本回归测试及性能优化。

由于是业界首次把vBRAS应用于电信城域网,为了保障试点质量和稳定性进行了3轮的严苛功能测试。

第一轮测试主要完成宽带上网业务测试(公私网IPv4、公私网双栈、DS-Lite和IPV6单栈),宽带上网+IPTV业务测试(PPPOE和IPOE两种接入方式),宽带+IPTV+语音测试,VPDN测试,大客户VPN专线测试,路由和管理功能测试,AAA平台专项对接测试(认证、计费、COA/DM功能测试、IPV6功能测试、Radius下发QoS测试等)。

第二轮测试针对第一轮测试发现的功能性问题进行修订,并进行版本回归测试,基于现网流量模型的性能摸底测试。

第三轮测试在IRF双机+VxLAN模式下,对前期所有功能点再次进行了遍历测试,并对转发性能进行了优化测试。

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