SDN/NFV技术在有线电视宽带接入网的应用探讨

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  【摘要】以推动有线电视行业发展为前提,针对SDN/NFV技术在有线电视宽带接入网的应用,从研究背景、SDN/NFV接入网架构、SDN/NFV技术以及具体应用四个方面进行论述,认识到SDN/NFV技术的优势,提高管控灵活性。最后得出结论,SDN/NFV技术是有线电视宽带接入网改革的重要切入点。
  【关键词】SDN技术;NFV技术;有线电视;宽带接入网
  随着人们生活水平的提升,有线电视已经在各家各户实现普及,据统计2017年全国有线电视用户数量已经达到2.45 亿,除此之外还包括有线双向网覆盖用户及双向网渗透用户,分别达到1.65亿和8251.4万,使双向网络覆盖范围不断拓展。互联网行业的飞速发展以及互联网业务形态的转变,这便推动了网络架构改革,网络数据转发的容量以及速率也有更高的要求,控制管理需要具备智能性、灵活性,能够实现用户交互,最大程度的节省能耗。接入网是用户进入网络的“第一道门”,受技术创新的影响,有线电视宽带接入网也朝着智能化、开放化的方向不断发展。为此,有线电视宽带接入网结构、技术都需要进一步创新。
  1 研究背景
  现阶段比较常用的有线电视宽带接入技术以 FTTH、同轴电缆宽带接入技术为主,其中同轴电缆宽带接入技术涉及范围比较广,其中包括3种NGB 宽带接入技术以及 EoC 技术,例如C-DOCSIS、HINOC、HomePlug AV以及WiFi 降频等。实际工作过程中,有线电视宽带接入网的建设模式并不局限于一种,并且具有高度异构的特点,为运营商网络架构以及管理模型等提出了诸多要求[1]。在这一背景下,加快用户接入速度,快速明确故障位置并且及时修复,高效配置用户终端,为用户提供更加便捷的服务,节省运营成本成为当前接入网主要工作。
  为了提高网络配置灵活性,实现管理职能化与资源共享,目前行业发展的重点集中在软件定义网络以及网络功能虚拟上,也就是SDN技术与NFV技术,为了做到这一点,通过诸多部门的努力,SDN技术与NFV 技术已经在数据中心以及城域网等得到广泛应用。
  SDN技术、NFV 技术与以往应用的技术存在很大差异,真正突破了以专有网元为核心的封闭式控制机制,使接入网得到创新。运营商以及设备生产厂家也针对SDN、NFV技术在有线电视宽带接入网的应用展开探究。直至2015年,已经有企业在SDN/NFV技术的基础上研发了GPONvOLT,并且在现网中得到使用,vOLT 样机的密度显著提升,降低了成本。
  2 SDN/NFV接入网架构概述
  接入网与SDN技术相结合,可以为接入网赋予控制、转发分离以及集控等性能,使运营商所有接入网设备都能够具备智控、集成等数字化服务,同时也将原本的运营程序加以简化,提升网络运行、维护效率。SDN 接入网应用架构见图1。
  SDN接入网具体涉及到应用层、控制层以及基础设施层,具体分析如下:
  第一,基础设施层包括相关网络设备,与控制层相连接,形成双向服务,对数据平面接口进行控制,比如Open Flow;第二,控制层主要是通过SDN控制软件提供网络服务,并且与应用层、基础设施层联系;第三,应用层主要是上层应用。
  应用NFV技术创建接入网架构,则是利用软件获得网络功能,如此便可以在虚拟环境下对通用标准硬件进行合理布置,确保网络服务、硬件分离,提高了网络服务设计、部署、管理等环节的灵活性。在NFV接入网层级架构中,接入网有诸多网络虚拟功能,例如数据帧处理、业务流分类以及调度等,这些功能可以在通用服务器中發挥作用,通用服务器的作用则是计算与资源存储,接入网转发适用于SOC[2]。
  以SDN/NFV 技术为核心的接入网架构,在SDN/NFV技术不断应用的现代,具体业务与SDN架构业务编排、控制器等虚拟功能全部在数据中心服务器中运行,对其展开集中式管理,使网络配置、资源管理以及业务调度得到统一,进而获得最佳业务运营管理效果。以往在接入网络设备的选择与应用方面,都是使用带有转发功能的PON设备以及同轴接入SOC 硬件,当应用SDN/NFV 技术之后,极大的节省了网络硬件成本,并且完善了网络结构。
  3 SDN/NFV技术
  3.1 NGB宽带接入技术
  从2012年开始,新闻出版广电总局针对广电行业出台了宽带接入标准,即 GY/T 266-2012《 NGB 宽 带 接 入 系 统 C-DOCSIS 技术规范》。在相关工作中为了提升 C-DOCSIS 组网以及相关技术实际使用的灵活性,针对C-DOCSIS 技术的系统功能进行了模块化处理,且系统架构也改变为分布部署、集中控制的新型架构。
  通过对C-DOCSIS 新系统的观察,可以发现C-DOCSIS系统的头端功能主要是依靠汇聚设备以及CMC,其中CMC 只具备射频接口模块,系统控制和分类转发两个模块通过集成全部体现在汇聚设备中。
  分布式典型系统内部的CMC ,其中射频接口模块具备PHY 层以及 MAC层的新功能,为了最大程度的节省网络组网成本,射频接口模块中的 PHY 层、 MAC 层功能可以分开处理,PHY层所具备的功能主要是依靠CMC设备,MAC 层所具备的功能通过集成全部传输到汇聚设备中。汇聚设备便具备了C-DOCSIS 头端系统控制、分类转发以及射频接口三个模块MAC 层的所有功能,而CMC 设备却只有 PHY层原本的功能,所以将该改造计划命名为Remote PHY。该计划中的CMC 设备仅具备PHY 层的功能,1个 MAC 模块可以对若干个CMC设备进行控制,这样一来便达到了降低成本的目的。
  对于C-DOCSIS 系统架构的变更,可以将C-DOCSIS控制、转发分离作为突破口,如此便可以实现分布部署与集中控制,这一点和网络SDN/NFV 的发展形势相符。C-DOCSIS 的分布部署与集中控制,使网络部署更加灵活,网络运行效率更高,并且赋予了兼容性的特点,可以同时兼容 HINOC 协议、C-HPAV 协议等PHY 层协议[3]。