探讨中国移动基于SDN和NFV的固网架构演进成本低、管理维护复杂、新业务上线慢。随着SDN、NFV、云计算等新技术的逐步成熟，业界将这些新技术应用到电信网络的改造实践中，将传统的电信机房改造为灵活开放的电信云，实现有机融合。CT与IT的结合与良性融合。补充。本文首先介绍中国移动在固网方面的演进思路。其次，由于BRAS设备是家庭宽带业务接入的核心网元，后续章节将主要讨论BRAS的架构和技术。固网新思路新架构在网络架构设计方面，中国移动正在推动从以语音和数据为中心的设计架构向以内容和流量为中心的数据中心网络架构转变。在该架构下，主要包括核心TIC层和边缘TIC层。核心TIC层：核心TIC以控制/管理/调度功能为核心，主要承载控制面网元、集中媒体面网元、CDN和骨干流量转发。边缘TIC层：边缘TIC主要面向三个媒体平面，主要承载媒体流终结功能。图1新网总体架构固定宽带网络应用在基于TIC的新网架构中。涉及的网元主要包括BRAS-CP（BRAS控制平面）、BRAS-UP（BRAS转发平面）、s-CPE（业务CPE）和物理CPE。它们各自的作用和定位如下。BRAS-CP和BRAS-UP属于BRAS的范畴：BRAS-CP定位为用户控制管理组件，部署在核心TIC中，负责用户接入管理、认证计费、用户会话和策略管理等。;BRAS-UP定位为L3网络边缘和用户策略执行组件，部署在边缘TIC，负责流量转发和用户流量控制。s-CPE和物理CPE属于CPE范畴：S-CPE部署在边缘TIC，定位为用户应用中心，包括面向家庭用户的各种业务平台和增值业务；物理CPE部署在用户侧，定位为用户管道中心，负责用户流量接入运营商网络。其中，BRAS-CP和BRAS-UP的概念来源于vBRAS的主控分离技术，下面的讨论将主要围绕该技术展开。转控分离vBRAS技术传统BRAS设备作为用户接入的网关和IP网络的边缘，面临着巨大的挑战。传统BRAS面临的挑战资源利用率低：传统BRAS既作为用户接入认证计费的网关，又作为IP网络的三层边缘。控制平面和转发平面紧密耦合在一起，导致性能处理相互影响。控制平面和转发平面的性能限制不能被充分利用。管理维护复杂：由于BRAS设备数量众多，在网络中部署全局业务策略时，需要对每台设备进行逐一配置。随着网络规模的扩大和新业务的引入，这种配置方式难以实现业务的高效管理和故障的快速排除。业务开通慢：由于控制面和数据面深度耦合，在分布式网络控制机制下，任何新技术的引入都严重依赖现网设备，需要多台设备同步更新，使得新技术的部署周期过长，严重制约着网络的演进和发展。传输控制与vBRAS技术架构分离为了全面应对传统BRAS面临的挑战，中国移动率先提出了全新的控制与转发完全分离的vBRAS架构（如图2所示）。转发面采用分布式部署，采用高性能硬件实现BRAS转发面和控制面的完全分离解耦。在转发平面的设备形式选择上，最初的重点是高性能，因此主要采用基于NP的硬件设备。下一步有很多选择。一是推动通用化转发硬件设备的实现，二是完善x86虚拟化转发平面。表现。图2前控分离vBRAS架构图这种前控分离的vBRAS架构具有以下特点：转发平面和控制平面完全分离，打破了转发平面和控制平面之间的紧耦合，有利于分别灵活扩展，互不约束。控制面集中化/云化，集中管控更简单。云化助力弹性伸缩，简化运维。本地化是在转发平面上进行的。转发面流量大，本地化可以实现大流量本地分流。控制平面由软件实现，计算量大，适合软件实现。转发平面可以由硬件实现。转发平面是流量密集型的，适合高性能硬件实现。其中，虚拟化可用于会话大、流量小的场景。控制面和转发面之间采用标准接口，促进高性能转发面的标准化和通用化。这种架构的优点很明显，转发控制完全分离，完全解耦，灵活性高。其中x86（控制面）侧重于计算密集型表项管理，而采用专用硬件的转发面侧重于大流量转发，物尽其用，注重高效，可以彻底解决各种挑战面对传统的BRAS。控制转发分离vBRAS功能划分从功能上看，控制转发分离vBRAS主要包括控制平面（BRAS-CP）和转发平面（BRAS-UP）两部分。其中，控制平面（BRAS-CP）定位为用户控制管理组件，主要包括用户控制管理（UCM）、用户访问控制、用户认证、授权和计费、地址管理（AM）、配置管理（CM）)等功能模块。转发平面（BRAS-UP）定位为三层网络边缘和用户策略执行组件，主要包括流量转发、QoS、流量统计等纯转发平面功能，以及单播路由协议、组播路由协议、MPLS（LDP/TE）等流水线控制面功能。BRAS-UP保留了单播、组播、路由等管道控制面功能。主要原因是目前BRAS层面的流量不平衡问题并不明显，没有必要搬到控制面，使用SDN技术来解决流量不平衡问题；另外，如果只考虑BRAS的虚拟化和SDN，并不能有效解决城域网的流量均衡问题。未来解决流量均衡问题，需要将BRAS、SR、CR等网元的控制平面纳入SDNController的统筹考虑，对流量进行全局调度，实现均衡（如图3所示）。图3控制转发分离vBRAS功能划分传输控制分离vBRAS接口对于控制转发分离vBRAS接口，主要包括向上的控制平面（BRAS-CP）北向接口，控制平面（BRAS-CP）和南向接口之间的转发平面（BRAS-UP）。其中，控制面（BRAS-CP）和转发面（BRAS-UP）之间的南向接口分为三种：报文发送接口：BRAS-CP和BRAS-UP之间推荐使用VxLAN技术实现PPPoE发送和发送访问控制消息和Radius认证、授权和计费消息；配置下发接口：推荐使用Netconf协议实现集中式BRAS-CP对多个BRAS-UP的集中自动配置；表项下发接口：建议扩展OpenFlow协议，满足BRAS-CP下发BRAS-UP用户表项的要求，实现BRAS-CP对BRAS-UP行为的统一控制。控制平面上行北向接口（BRAS-CP）作为整个控制转发分离vBRAS系统的统一对外接口。主要用于完成与业务系统和EMS等系统的对接，实现业务系统对vBRAS能力的统一调用。中国移动将以BRAS-CP为核心推进接口标准化，实现转发面与控制面的完全解耦，推动网络能力开放（图4）。图4控制转发分离vBRAS接口划分传输控制分离vBRAS用户接入流程传输控制分离vBRAS系统支持用户PPPoE&IPoE动态接入。以PPPoE流程为例，具体流程如图5所示。图5PPPoE用户接入流程在PPPoE流程开始之前，需要先打开BRAS-CP和BRAS-UP之间的配置通道，配置通道可以通过EMS直接配置BRAS-CP和BRAS-UP开启。配置通道打开后，BRAS-CP可以通过该通道配置报文发送通道和表项发送通道。BRAS-CP可以实现对其管理的所有BRAS-UP的统一配置，包括BRAS接口的相关配置、QOS模板的配置等。BRAS-UP收到用户的PPPoE接入报文，BRAS-UP发送给BRAS-CP通过报文发送通道。BRAS-CP处理PPPoE状态机，触发AAA认证和地址分配，通过消息发送通道向BRAS-UP发送响应消息，BRAS-UP将响应消息返回给用户。BRAS-CP创建用户转发表并同步到用户表数据库。BRAS-CP通过表项分发通道将用户转发表和用户地址路由信息发送给BRAS-UP，BRAS-UP运行路由协议生成网络转发表项，将用户路由发布到网络中侧，使得下行流量直接返回到BRAS-UP。BRAS-UP收集用户上下行流量统计、计费信息、告警信息，并通过表项分发通道周期性发送给BRAS-CP。传控分离vBRAS架构实现难点及指标要求1）BRAS-CP与BRAS-UP之间的主要接口包括消息发送接口（vxlan可选）、配置下发接口（Netconf协议或openflow协议）、表项交付接口（OpenFlow协议），性能主要与BRAS-CP承载的会话并发数和用户在线率有关。对于并发会话数，要求BRAS-CP能够承载1000万以上，用户在线率要求达到10k/s以上。2)双机热备/冗余容灾a．完成从传统的基于电信的容灾备份到基于IT的容灾备份的转变，实现N:1热备份；b.备份切换后，需要注意表项的同步时间和速率，要优于传统BRAS设备的故障重启时间。总结与展望推动固网结构向新型网络转型是业务和网络发展的必然趋势。全新的转发控制分离架构和NFV/SDN技术为网络架构的变革奠定了坚实的技术基础。固网分阶段逐步推广。控制面功能的重构、原子化、转发面的通用化，必将为业务和用户打造高效、灵活的下一代电信网络。作者：中国移动研究院/胡书军、黄璐、韩瑞波
