SDN实践中的问题探讨

中国移动SDN实践与关键问题探讨中国移动段晓东2014-122目录•SDN/NFV的发展•中国移动的SDN实践•关键问题探讨•总结3从话音时代向流量和数据时代的加速转移，对未来的网络提出更高的要求失去主营地位的话音等通信类业务的相关网络基础设施降低成本的压力与日俱增，主要集中在软交换、CM-IMS和通信类业务平台的建设与维护。接入网分组域软交换CM-IMS互联网业务通信业务承载与传送扩容与功能增强是高效流量经营的基本手段，离不开成本控制。OTT、云端模式的持续、快节奏冲击更对分组域的“灵活性”提出更高要求。接入网分组域软交换CM-IMS互联网业务通信业务承载与传送低成本运营高效智能的运营灵活业务提供低成本，高效智能，多业务提供是未来对网络的基本需求4•软件定义网络（SDN,SoftwareDefinedNetwork）是一种新的网络架构，•其三大特征为控制面集中、开放可编程、标准化协议•OpenNetworkingFoundation（以下简称ONF）是目前SDN领域最有影响力的国际标准化组织，同时，还是SDN关键标准OpenFlow的制定者•软件定义网络（SDN）是一种网络架构，包括应用、控制、转发三层•SDN的三个主要特征：•开放可编程：定制化开发管理网络资源的应用程序，如灵活、动态调度网络带宽，提高虚拟化网络能力•控制面集中：全局网络资源统一控制，提高效率•标准化接口协议：使转发面技术和上层技术解耦，加速创新，适应多厂家互通SDN因为中国移动对ONF的贡献，我公司受邀担任ONF的副总裁（VP）5•NFV（NetworkFunctionVirtualization)是采用虚拟化技术，将传统的电信设备与硬件解耦，可基于通用的计算、存储、网络设备实现电信网络功能，提升管理和维护效率,增强系统灵活性•CMCC、AT&T、Verizon、BT、Orange、DT、TI等十几个运营商共同推进虚拟化NFV•功能软件化：设备演进为软件•资源共享化：上层功能软件可共享下层虚拟资源•部署集中化：网元集中部署，数据中心统一规划建设Hypervisor硬件资源（计算、存储、网络）VMVMVNF(CSCF...)VNF(HSS…)OMCOSSVIMNFVOC1C2C3C4C9现有接口C5C6C8VNFMC7C10资源和网元管理与调度网元功能虚拟资源硬件资源6NFV可通过虚拟化技术实现网络的动态调整、灵活部署•软件硬件解耦•网元动态创建和部署•提供虚拟资源（NFVI）SDN通过集中控制实现灵活指定的路由，进一步实现如下功能•控制和转发分离，功能拆分•能力开放和灵活调用•提供虚拟网络服务(NaaS)SDN与NFV之间关系网络是由网元功能和网络连接共同组成的本质上，NFV提供网元功能，SDN提供网络连接，两者共同构成网络NFV和SDN相互独立发展，但在特定领域NFV和SDN相互结合，发挥更大的效应NFV和SDN应用场景不同，可以独立发展，互不影响NFV在特定领域与SDN相结合，可以发挥更大的效应SDN通过实现功能的拆分，有利于控制网元实现虚拟化NFV可基于x86通用硬件为SDN的控制和转发网元提供虚拟机资源，但转发层面运行在虚拟化的x86通用硬件上是否可以满足性能要求还需要进一步验证计算存储网络7目录•SDN/NFV的发展•中国移动的SDN实践•问题探讨•总结8SDN引入驱动力业务模式创新：用户自定义、所见即所得、实时开通用户通过图形化web界面定制自己的网络等资源，实现NaaS业务体验网络连接、带宽、负载均衡器等网元池化，像云计算虚拟机一样按需提供提供端到端质量可保证网络服务互联网业务已进入体验竞争阶段，从“适应带宽”向“保证带宽”转变向OTT业务提供端到端质量有保障的网络服务，实现BWaaS业务能力保障政企专线业务多样化需求集中智能控制，自动规划调整全局视角优化资源，低时延多路径选择，实时感知业务SLA提升全网带宽利用率解决整体轻载局部拥塞的问题保证关键业务的服务质量感知网络状态，自动调度高低价值的转发路径保障LTE回传需求带宽资源动态调配，用集中化的视角获取全局最路径，保证低时延，充分发挥PTN的可规划能力驱动力1：省钱——提升网络资源利用率，降低建网成本驱动力2：赚钱——业务模式创新，提供云网络服务9SDN愿景：实现网络软件化，提供真正的NaaS/BaaS开放网络服务愿景物理网络虚拟网络Internet用户网络：独立的带宽、QoS，安全、组网服务用户网络2计算服务存储服务虚拟化网络服务虚拟化带宽、QoS、VPN、防火墙……云计算NaaS/BaaS网络服务/带宽服务10SDN的应用场景实时感知网络流量，全局集中调度流量，提升IP网络带宽利用率，兼顾保证关键业务质量广域网——全局流量调度优化用户自助开通数据中心内虚拟网络，网络资源像申请虚机和存储一样容易云数据中心——多租户虚拟网络用户自助开通跨省集客专线、专网SPTN——端到端集客开通传输网IP承载网GGSN、PGW等网关类功能的硬件接口标准化，控制功能软件化，灵活组合实现业务编排能力移动核心网——灵活业务编排11SDN的发展和实践概览进行了大规模评估测试针对SDN的四大场景开展研究、开发和试点面向5G的网络架构研究数据中心：促成云计算网络虚拟化，可为租户提供计算、存储、网络成套资源的虚拟化服务骨干网SDN：使得骨干网每一个管道装上比特，提高利用率，并保证管道中高价值业务质量在国内、北美两地同时搭建近20个厂家设备测试环境SPTN：合作研发全球首款SPTN芯片，实现全球第一次的商用开局移动核心网+Gi业务链：实现灵活高效的移动核心网（流量灵活调度+Gi业务链）国际标准和开源推动（ONF，IETF，Openstack，OPNFV等）1248105811.5145128050100150200A厂家B厂家C厂家D厂家E厂家F厂家设备Openflow交换机测试结果SDN实践：大规模技术摸底，促进产品成熟•包含7个厂家的controller，10个厂家的OpenFlow交换机，2个仪表厂家•已规划包括功能、性能、网关和QoS、SDN应用等测试内容基本功能单播/组播/广播同厂家拓扑发现异厂家拓扑发现性能吞吐量时延流表容量可靠性网关和QoS与传统网络互通流分担能力QoS标记QoS调度SDNAPP防火墙功能租户自服务策略随业务迁移智能流量调度流表容量（2013年测试结果）从2013年到2014年，SDN交换机逐渐从OF1.0向OF1.3演进，基于OF1.3和OF-DPA等优化机制，交换机流表容量有了大幅提高在国内、北美两地同时搭建近20个厂家设备测试环境，验证标准及产品成熟度，完成业界首本系统性的SDN测试规范OF1.0OF1.348512581451.52921451280100200300400500600A厂家B厂家C厂家D厂家E厂家F厂家G厂家基准Openflow交换机测试结果流表容量（2014年测试结果）OF1.0OF1.313SDN实践：深入系统测试，推进试点和商用•涵盖数据中心场景、广域网流量调度场景•8个单厂家组网系统（6个数据中心、2个广域网流量调度）•1个多厂家混合组网系统（移动APP+A厂家控制器/交换机+B厂家虚拟化平台）控制器：在功能、性能上有较大提高，能够满足数据中心场景的使用需求2014已测3家商用控制器全部基于OF1.3，并支持1:1的可靠保护能力7500600044万290512100010002561000NFV：部分NFV网元（如vLB）性能已达到运营商需求，年底将在网内商用部署1w3w2.5w2w1.1w64w100w270w1000150092010001w20w10006000100256系统方案：VxLAN的单厂家解决方案成熟，部分产品已经具备试点和商用条件14SDN实践：云中心实现“多租户和业务链”开发数据中心VPC+业务链APP，实现多租户业务自动化开通、部署能力•SDN实践•自研SDNAPP：租户通过WEB操作，自定义云内网络，和防火墙、负载均衡等业务链服务•完成SDN系统对接：自研APP已完成与华三、华为、juniper商用控制器完成北向接口对接•商用NFV产品：集成VM形式的虚拟负载均衡器产品（vLB，Virtualloadbalancer），满足云内租户VPC对负载均衡业务需求•试点计划•移动省公司全省业支云，采用“自研APP+网络厂家控制器/交换机+Vmware虚拟化”方案•标准化状态•牵头制定CCSA数据中心北向接口行标•牵头制定ONF网络模型和接口15SDN实践：广域网实现流量均衡和智能流量调度流量调度平台骨干网流量调度APP，实现骨干网流量智能动态调度•SDN实践•自研APP：用户可自助申请可保证带宽的互联网专线和VPN，自动均衡出口链路带宽，拥塞链路自动调优•SDN系统：自研APP已完成与商用控制器和SDN转发设备对接•试点计划•省内IDC数据中心之间流量智能调度•省网与城域网之间流量智能调度•大型IDC出口流量智能分析•骨干网、省网间流量智能分析•城域网、IDC、第三方出口流量智能优化•标准化的状态•牵头制定CCSA数据中心间应用SDN行标ControllerIP承载网PCEP、BGP、Netconf、Openflow网络状态可视化流量流向可视化智能选路流量自动调度APP16SDN实践进展——推进SPTN的商用进程SPTN创新多层架构，承载集客专线和LTE业务两大应用场景骨干网城域网集客接入网城域网集客接入网集客接入网集客接入网D-ControllerD-ControllerD-ControllerD-ControllerD-ControllerD-ControllerS-ControllerS-ControllerS-ControllerEMS/NMSEMS/NMSEMS/NMSEMS/NMSEMS/NMSEMS/NMSOSS/BSSAPPeNodeBeNodeB•中国移动与合作伙伴深入合作研发了首颗SuperPTN芯片，并实现了全球首套基于OpenFlow的SPTN原型系统•广东、福建商用开局，实现实现L2层智能资源调度，完成集客专线承载试点•浙江实现L3流量集中化控制，完成LTE业务承载试点合作研发首款SPTN芯片，完成全球首次的商用开局17SDN实践：移动核心网SDN和5G网络架构重构借助SDN，实现灵活高效的移动核心网（流量灵活调度+Gi业务链）网络系统软化：新网元、新平台、新机制基础接入简化：无小区、无隧道、无承载SDN是5G架构设计的基础技术和工具接入网HSSSDN控制器OpenFlowGW-CPCRFMMEGTP-C通用服务器转发软件通用服务器转发软件专有转发设备专有转发设备4G业务提供商控制面转发面18SDN实践：全面推进标准化•联合发起成立OPNFV，并就任董事和主要官员：积极关注OPNFV对Openflow支持的进展，预计OPNFV在firstrelease支持Openflow•IETF：积极参与制定南向接口相关网络协议，包括PCE、VxLAN、I2RS等•3Gpp：基于SDN的GiServiceChain和3Gpp第一个NFV“虚拟网络管理研究”项目，23家支持•CCSA：牵头制定数据中心北向接口标准、数据中心内部/之间的SDN技术要求，部分成果正在输出到ONF标准ONF：中国移动牵头推动成立CarrierGradeSDN工作组2013.10在ONFmemberworkday上，中国移动主导推动成立了CarrierGradeSDN讨论组2014年，中国移动担任carrierGradeSDN讨论组的组织者，完成了该组的Charter草案和Framework草案；近期，ONF已经成立了CarrierGradeSDN项目组，中国移动担任该组的管理职位其他组织标准推进情况19目录•SDN/NFV的发展•中国移动的SDN实践•问题探讨•总结20问题1：SDN研发和产品实现的重心问题•目前SDN的产品和应用集中在数据中心场景，其他场景的研发滞后………………数据