Концепция узла связи с архитектурой дата-центра CORD для создания Telco Cloud

Что такое CORD и что он делает

 1)   CORD (Central Office Re-architected as a Datacenter)
Цель: независимость от поставщика оборудования, снижение CAPEX/OPEX, возможность гибкого самостоятельного создания услуг для сети доступа.

2)   Развёртывание сети с использованием открытого оборудования (коммутатор SDN White BoX, серверы X86 server, открытая плата OLT, открытая плата Open ROADM) и открытое ПО (Open S/W: ONOS, Openstack, XoS).

3)   Избежание зависимости от больших вендоров, таких как Cisco, Nokia/ALU, для
a.    Минимизации CAPEX

4)   Использование архитектуры SDN и NFV для
a.    Минимизации OPEX
b.    Эмуляции услуг облачных провайдеров, таких как Google, Facebook, Amazon
c. Эффективного создания и быстрого внедрения новых услуг и сервисов.

Концепция узла связи с архитектурой дата-центра CORD (Central Office Re-architected as a Datacenter), была разработана крупнейшим американским оператором AT&T с целью создания операторского облака Telco Cloud, то есть, преобразования обычных узлов связи в операторских сетях в нечто похожее на дата-центры провайдеров облачных услуг.

На рис. 1 показана классическая архитектура сети доступа к Интернет с гигабитной скоростью, которая была реализована на операторской сети AT&T ранее.

Рис 1. Исходная сеть гигабитного доступа в AT&T.

Сетевой терминал ONT (Optical Network Terminal) и устройство пользователя CPE (Customer Premise Equipment), которое также называется маршрутизирующим шлюзом RG (Routing Gateway), устанавливались в помещении пользователя.

На узле связи оператора устанавливались:

  1. Терминалы оптической линии GPON (OLT), которые агрегируют пользовательский трафик;
  2. Ethernet-коммутаторы, которые агрегируют сетевые каналы OLT;
  3. Широкополосные сетевые шлюзы, маршрутизаторы, которые выполняют аутентификацию пользователей.

По такой схеме AT&T предоставляла услугу доступа на гигабитной скорости под названием GigaPower по оптоволоконным линиям до помещения пользователя.

Однако, с ростом числа пользователей до нескольких миллионов, оператор столкнулся со следующими проблемами:

  • Рост капитальных затрат CAPEX, в основном за счёт OLT (в т.ч. дорогое оборудование аппаратного OLT Alcatel 7342);
  • Рост операционных затрат OPEX вследствие CPE уровня L3, установленного в помещении пользователя, выполняющего следующие операции: аутентификацию, размещение IP-адресов устройств внутри сети пользователя, NAT, а также VoIP, при этом требовались частые визиты сервис-инженеров AT&T для обслуживания оборудования.

В поисках новой архитектуры, которая бы снизила расходы CAPEX и OPEX, оператор пришёл к концепции CORD на основе таких технологий, как дезагрегация оборудования и программного обеспечения, SDN и NFV: программно-конфигурированной сети и виртуализации сетевых функций. 

Основные действия по переходу к CORD

Для достижения этих целей было сделано следующее:

  1. Функции управления OLT (подключение ONT, аутентификация, создание VLAN пользователей, IGMP, OAM) были перенесены в сервер X86 в виде приложения виртуального OLT, (vOLT на рис. 2);
  2. Функции платы управления OLT по управлению, конфигурации и администрированию платы коммутации и линейной платы GPON были перенесены в контроллер SDN, также выполненный на основе сервера X86;
  3. Роль платы коммутации OLT была отдана Ethernet-коммутатору в узле доступа оператора;
  4. Наконец, линейные платы GPON в OLT были заменены открытыми линейными платами Open GPON в виде 1-юнитового устройства PON с МАС-адресом.

Эти платы не являются частью проприетарного оборудования OLT, а являются полностью автономным оборудованием.

Каждая открытая линейная плата подключается к ToR-коммутатору (Top of the Rack) через сетевой (восходящий, uplink) порт 40Гб/с.

Рис. 2. Дезагрегация OLT

Коммутаторы агрегации трафика и широкополосные шлюзы BNG также дезагрегированы, при этом сеть доступа операторf трансформируется, как показано на рис. 3.

Конечная реализация CORD

После выполнения этих шагов, всё проприетарное сетевое оборудование от вендоров (таких, как Alcatel, Cisco, Juniper, etc.) убирается, и аппаратная основа сети переходит на универсальные стандартные серверы х86 (которые широко используются в дата-центрах), SDN-коммутаторы без плоскости управления (White BoX SDN Switch) и линейные платы OLT с открытым ПО. Всё это оборудование можно недорого приобрести на открытом рынке.

Функции, которые ранее выполнялись плоскостями управления OLT и BNG, теперь выполняются программно при помощи приложения виртуального OLT (vOLT app)

 vOLT app взаимодействует со следующим:

  1. Сервер Radius для аутентификации пользователей;
  2. Контроллер SDN для размещения VLAN для пользователей на линейных платах OLT;
  3. Приложение по управлению коммутационной фабрикой (SF – Switching Fabric) узла связи (доступа ШПД) оператора.
Рис 3. Дезагрегация OLT, коммутатора агрегации и BNG на узле связи оператора (Telco CO).

Оборудование пользователя CPE (Customer Premise Equipment), уровня L3, известное также как шлюз в помещении пользователя RG, Residential Gateway) устанавливается в помещении пользователя и выполняет такие функции, как DHCP и NAT. Программные функции виртуализованного устройства пользователя уровня L3 (L3 CPE) перемещаются в узел связи AT&T (Telco CO) с архитектурой дата-центра (CORD). На стороне пользователя остаётся только оборудование CPE без управляющего ПО (CPE H/W). Эти программные функции выполняются в виде виртуальной машины (VM) или контейнера в узле оператора CORD.

В AT&T эти функции называют виртуальным шлюзом пользователя virtual Subscriber Gateway (vSG), как показано на рисунке ниже.

Рис.4. Дезагрегация и виртуализация L3: vSG (Virtual Subscriber Gateway).

Традиционная сеть при этом полностью переходит на архитектуру SDN и NFV (программно-конфигурированной сети и виртуализации сетевых функций).

Обработка пакетов на плоскости данных в сети доступа теперь делается на базе недорогого открытого оборудования в виртуальной сетевой функции VNF (Virtual Network Function) vSG (виртуального шлюза пользователя). Открытое оборудование управляется SDN-контроллером и NFV-оркестратором, которые также работают на базе открытого ПО, таком как ONOS, XOS и Openstack. 

Рис 5. Конечная архитектура местного узла связи CORD

Основная идея CORD

Основная идея архитектуры CORD оператора AT&T – трансформация традиционной сети, которая ранее была слишком зависимой от конкретных вендоров, которые могли диктовать свои условия оператору (вендорозависимость), в сторону полностью новой архитектуры на базе новой модели открытого оборудования и открытого программного обеспечения.

Эта идея является наиболее инновационной за несколько последних десятилетий, и её можно сравнить только с переходом от аналоговых узлов связи к цифровым.  

(по материалам сайта netmanias.com).

Об авторе Алексей Шалагинов

Независимый эксперт
Запись опубликована в рубрике AT&T, Cloud, Историческое, Ликбез, цифровая трансформация, SDN с метками , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.