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基于SDN技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构(三)

1、基于SDN(软件定义网络)技术的双向有线电视网络接入网远端物理层架构
 
对双向有线电视网络接入网远端物理层架构中远端物理层设备与媒介接入子层端口的配对连接、两者在网络中的部署位置的决策、两者间远程数据传输的流量工程等进行了重点探讨的基础上,接下来需要做的就是,将它们融入/集成/整合到同一个SDN(软件定义网络)技术框架之中。
 
如图1所示,可以将流量工程功能执行模块、执行相关决策功能的布局模块部署到SDN(软件定义网络)/编排协调技术框架的最上层(注:随着这两大功能模块的通用化,也可以被应用于其他更多的应用场景之中)。

基于SDN(软件定义网络)技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构
资料来源:编译自参考文献[1]
 
下面就着重对这个基础体系架构进行讨论,并进一步地讨论将其中的流量工程功能执行模块、执行相关决策功能的布局模块应用到其他相关的应用场景之中。
 
典型的双向有线电视网络之中具有多个不同的域,这些域一般是根据功能以及技术边界所划分的(例如图1之中的接入网络域、城域网络域、预计数据中心/云数据中心域)。
 
虽然这种分域方式极大程度地降低了双向有线电视网络的组网复杂度,但是却容易导致“仓筒”式网络,而且端到端的网络技术参数配置的实现是非常困难的。于是,上文图1之中的“编排器/协调器”(也被业界称之为“对SDN控制器进行控制器的控制器”)就有望很好地解决这个问题——为了提供端到端的功能,在双向有线电视网络之中,跨越各个域对复杂的、分布式的事务进行管理。
 
值得一提的是,上述的各个域本身就是一个复杂/很复杂的网络体系,因此就可能需要对其内部的相关功能进行编排/协调。但是于是出于简洁方面的考虑,图1中所提出的架构所采用的是两层结构体系——网络管理层以及网元管理层:
 
(1)网络管理层由SDN(软件定义网络)编排器/协调器组成,主要用于执行传统的TMN(Telecommunications Management Network,电信管理网络)功能(相关最新国际标准为“ITU-T Recommendation series M.3000:Telecommunications Management Network——《ITU-T推荐标准M.3000系列:电信管理网络》”);
 
(2)网元管理层则由SDN(软件定义网络)控制器组成,主要用于执行网元管理功能。
 
也许,这种解决方案可能会造成一种认知:某些时候,不同网络域之中的SDN(软件定义网络)控制器往往具有不同的名称。但是,这种认知是初级的,因为这些控制器可以采取相同的技术理念与组件/部件。
 
此外,很值得一提的是,目前在数据中心/云数据中心之中得到越来越多部署的SDN(软件定义网络)OpenFlow协议不大适合部署于双向有线电视网络的其他网络域部分,也不大适合用于远端物理层设备与媒介接入控制子层之间的配对连接。这是因为,OpenFlow协议的用途非常有限——仅用于为相关数据分组/包创建网络传输路径。
 
那么,还有哪些应用场景可以采取与图1相同的组网架构呢?以下就以vCPE(virtual CPE,虚拟的用户驻地网设备。比如,虚拟家庭网关)这种应用场景(如图2所示)进行说明。

2  vCPE(虚拟的用户驻地网设备)应用场景
资料来源:编译自参考文献[1]
 
简而言之, vCPE(虚拟的用户驻地网设备)所指的是在用户家中仅部署非常简单的网络终端设备(笔者注:即仅具有“桥”接功能),而所有的高级功能(比如:网络地址转换(NAT)、“父母锁”控制、防火墙等)则上移到云端执行(笔者注:对此,可进一步地查阅上海情报服务平台新近所发布的《虚拟有线电视家庭网络面临的5大关键挑战性问题及相关解决方案》一文)。因此,此处之所以以vCPE应用场景为例,是因为这种场景的组网架构与双向有线电视网络接入网远端物理层架构相似:前者的云端高级功能平台对应于后者的媒介接入子层端口、前者的vCPE对应于后者的远端物理层设备。
 
与双向有线电视网络接入网远端物理层架构中所面临相关问题的解决方案相同的是,在vCPE(对应于远端物理层设备)应用场景中,vCPE的云端CPE高级功能平台(对应于虚拟化的双向有线电视网络DOCSIS头端设备)的部署位置的选择也具有三种解决方案:基于物理距离最近的策略、基于可用性的策略、基于数据流量均衡的策略。
 
此外,两者的流量工程实施也是可以具有相同的解决方案的。如果vCPE是面向商企用户的驻地终端设备,那么,就需要采取SLA(Service Level Agreement,服务等级协议)以及QoS(服务质量)策略,从而,就需要采取TE(流量工程)。vCPE的流量工程解决方案也可被应用到基于SDN(软件定义网络)技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构之中——用于远端物理设备能力资源与媒介接入子层功能资源之间配置连接链路的流量工程。
 
但是,这两种应用场景还是存在着一些细微的差异性的。比如,vCPE设备应用场景之中,用户端的物理终端设备可以采用GRE(通用路由封装)或者IPSEC(因特网协议安全性)协议建立数据隧道,连接至云端CPE高级功能平台,而基于SDN(软件定义网络)技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构中远端物理层设备与媒介接入子层端口之间则采用L2TPv3(第二层隧道协议第三版)协议来建立数据传输信道。但是,这两种应用场景的大部分功能均可以通过相同的技术手段来实现。
 
其实,在双向有线电视网络之中,还有很多的应用场景可以采取上述的SDN(软件定义网络)技术框架组网架构。
 
综上,本文所提出的基于SDN(软件定义网络)技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构不仅仅只能用于远端物理层设备与媒介接入子层端口之间的配对连接,也即是说,其并非一个独立性的解决方案,而是还具有普适性,可以推而广之以应用于双向有线电视网络之中的其他应用场景,并具有最终整合到一起的巨大潜力。
 
2、结论
 
无论是对于部署于本地的融合型双向有线电视网络接入网平台CCAP、还是对于集中地部署于远端的融合型双向有线电视网络接入网平台CCAP、还是对于部署于远端数据中心/云数据中心之中的虚拟化双向有线电视网络DOCSIS头端系统vCMTS,采取/部署基于SDN(软件定义网络)技术框架的双向有线电视网络接入网远端物理层架构,均可以以高度灵活的方式,动态地为远端物理层设备(RPD)分配/指配不同的媒介接入控制子层端口资源。而相关的分配/指配,可以采取基于策略的方式,并具有根据双向有线电视网络接入网状态的实时变化情况进行动态分配/指配的能力。
 
此外,为达到上述网络敏捷性效果而设计的SDN(软件定义网络)技术框架不仅仅只能用于远端物理层设备与媒介接入子层端口之间的配对连接,而是还能应用于其他大量的需要配对连接的双向有线电视网络应用场景。
 
参考文献:
[1] Alon Bernstein, Sangeeta Ramakrishnan. SDN As A Matchmaker For Remote Phy Architecture[C]. 2015 Spring Technical Forum Proceedings. NY:NCTA, 2015-05-05.
 
本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员

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