MEF第三代网络白皮书摘要

1 综述

白皮书展望了网络及网络服务的演化和转变,MEF所称的“第三代网络”结合了on-demand的敏捷性以及今天商业级网络(如承载以太2.0和MPLS)的性能和安全保证。对第三代网络的展望基于网络即服务(NaaS)的原则,能够敏捷快速地在物理和虚拟网络端点之间开通可靠的、可编排的连接服务。要实现这个目标,需要借助于今天的各种云技术,如SDN、NFV和Open API。另外,下一代OSS和BSS系统逐渐演化为被称为LSO(Lifecycle Service Orchestration)的方案,LSO可以用于运营商内部或者跨运营商网络的服务订购、履行、性能、使用,分析和安全。 
白皮书(1)探索了第三代网络转型的商业驱动力,(2)描述了第三代网络的关键特征,(3)解释了基于LSO的框架如何来协调各可变部分来创建第三代网络服务,(4)着重指出需要业界协作的主要领域,以确保在跨多个运营商网络时编排的可靠性。

2 第三代网络的主要商业驱动力

2.1 云连接

云服务的快速发展要求在服务提供商和云用户之间可靠灵活的网络连接。之前这些连接主要由公共互联网提供,但是无法保证网络的安全、性能并且难以控制。

2.2 On-demand服务

云计算和云存储技术的进步已经能够让云服务提供商快速开通云服务,这要求网络服务提供商相应地能够快速灵活的部署开通网络服务,从之前的以天或者星期为单位变为以分钟为单位来衡量。

2.3 质量期望

在很多地方,消费者可以选择不同的服务提供商,网络质量体验是一个决定因素。随着云计算的普及,越来越多的流量可能是从用户家中、办公室或者路上产生,用户期望远程连接的网络质量能够达到局域网的水平。

2.4 通信网络和服务的演进

电路交换网络对于某种业务来说带宽是一定的,比如TDM的收发速率是固定的。但是不是所有网络业务都需要“白金版TDM质量”,这可能造成运维成本和用户成本的高昂。
基于报文的网络替代了电路交换,网络资源可以共享,但是却带来了资源冲突的可能,导致业务质量劣化,比如打IP电话时的杂音。通过VPN的方式能够保证网络质量,但是却牺牲了开通时间及成本的灵活性。
当我们步入云时代,更多的设备,如汽车、智能手表,智能手机、平板及其它传感器,要接入网络,这些设备要求底层网络更加灵活,能够实时、按需、可靠地通信。
开放API让LSO可以操控现有网络,SDN、NFV在未来能够实现更加高级的可编程的控制和自动化。

3 业界展望

3.1 第三代网络的三个特征:敏捷、可靠、可编排

敏捷是指服务提供商有能力快速部署新的,按需的服务。敏捷的实现依赖于合适的产品、服务、利用开放API的资源抽象以及业务编排。开通高质量连接的速度是衡量一个第三代网络供应商是否敏捷的关键因素。
可靠是指用户期望的NaaS能够提供持续一致的性能和安全保证,以满足他们的应用要求。可靠服务的基础是让用户能够看到他们的服务表现并基于分析数据洞悉他们的应用程序的性能。
可编排是指动态地、自动化的业务管理,涵盖了单运营商及跨运营的连接服务的整个生命周期。新的业务编排模型需要支持现有网络与新的SDN、NFV的共存。

3.2 第三代网络的演进

任何网络连接都有两个基本元素: 服务端点(endpoint)和 服务属性。传统的网络端点通常是物理的,如以太口、OTN的OTU2接口、T1、E1等,但是第三代网络的端点可能是智能手机、运行在刀片服务器上的虚拟交换机。现在大多数WAN连接的服务属性是静态的,不能通过用户界面或应用按需改变,但是用户希望能够通过web门户按需修改网络带宽、增删服务端点,甚至启停新的服务,等等。
第三代网络基于NaaS的原则,能够让用户的网络连接部署于物理的或者虚拟的服务端点,支持动态配置服务属性。不再需要租户在某个站点为特定应用静态配置CoS,第三代网络内在的伸缩性能够让应用程序动态地为某个会话使能新特性,自动适应应用程序的需求。
另外,第三代网络利用LSO API支持用户、服务提供商、网络运营商以及网络架构之间的技术、服务和资源的抽象。
下图展示了用户通过自助WEB门户来实例化NaaS,后者跨运营商建立了网络连接。

下图示意了服务供应商如何编排VNF组成service chain,如防火墙、入侵检测等,用户不但需要连接不同的站点,还需要经由安全、路由、NAT等来接入云服务。


4 第三代网络框架

第三代网络框架中的关键组件是生命周期服务编排(LSO),其在创建一个敏捷、可靠、可编排的网络过程中,扮演了一个将所有“零件”智能协调的作用。LSO通过理解所需的全局连接服务,明确每个功能领域(包括从产品定义到服务编排、可靠性、计费)哪里能够进一步地流程化和自动化,从而提供敏捷性,可靠性和编排能力。通过使用模型驱动和对产品、服务、资源等进行抽象的方式,LSO能够确保以敏捷的方式持续地流程化和自动化整个业务的生命周期。LSO能够让那些现在很费时的流程自动化,尤其是涉及不同运营商时。
下图演示了在涉及多个运营商时,连接服务也能够被编排。

由于大多数运营商已经在现有网络上进行了大量投资,所以从头搭建一个greenfield的SDN/NFV网络不切实际,他们希望现有brownfield部署资源能够与SDN/NFV同时存在。很多运营商在演进过程中,把SDN控制器插入到现有WAN网络中,这种情况下,LSO不需要直接面对旧环境中纷繁复杂的EMS API和通信协议,SDN控制器作为抽象层,通过通用的北向接口与LSO通信,南向接口需要对接不同厂商的API。更进一步的通用作法是将数据汇聚到中心区,比如数据中心,在这里对流量进行路由、安全等进一步处理。下图示意了这种情况。


LSO和SDN/NFV的交互通过一系列松耦合的业界通用的北向接口,SDN控制器和NFV MANO对上屏蔽了底层的网络架构。LSO根据用户场景和运维方式分解为一系列的微服务,如下:

下图提供了第三代网络和云服务提供商之间的连接方式。云服务提供商可能没有能力提供端到端服务,第三代网络利用现有传统网络资源和SDN/NFV技术自动地连接云服务和用户。


5 业界协作

白皮书的作者们同意继续合作来开发广义信息模型,标准服务定义,完善的LSO功能,标准的开放API,可编排服务和专业人员的认证程序,以及第三代网络服务技术的参考实现。白皮书的supporters包括:MEF、CORD、Open-O、ODL、OPENFV、ONF、ON.LAB和TM Forum:

开放网络实验室(ON.Lab)是由SDN发明者和斯坦福大学及加州大学伯克利分校领导创立的非营利组织,旨在培养开源社区开发工具和平台,实现SDN,NFV和云技术的全部潜力。 ON.Lab的 CORD(Central Office Re-architected as a Datacenter)结合了NFV、SDN和商品云的弹性,带给中心Office以数据中心的经济性和云的敏捷性。
ODL(OpenDaylight)开源SDN平台是一个工业级SDN控制器,用于构建可编程网络,灵活响应各组织和用户的需求。OpenDaylight项目是Linux基金会的一个协作项目,旨在加速采用SDN和NFV。
OPEN-O正在寻求通过采用SDN和NFV的方式为网络运营商提供一条渐进演化其现有网络和OSS/BSS的路径,而不会造成对现有设备和技术投资的浪费。早期支持者包括中国移动、中国电信、爱立信、华为、Riverbed、中兴等。
OPNFV是一个开源项目,专注于通过一个集成的开放平台加速NFV的发展。 OPEN-O和OPNFV正在合作提供NFV解决方案产品,其中还包括完整的LSO功能,用于部署、配置和运行端到端的NFV环境。 此外,OPNFV正在与ODL合作,为提供网络虚拟化提供解决方案。OPNVF项目也Linux基金会的协作项目。
MEF(Metro Ethernet Forum)为建立数字经济和超连接世界,用户能够直接控制网络资源和云连接,致力于推动建立敏捷、可靠和可编排的第三代网络服务。 MEF正在与许多开源项目和标准定义组织(SDO)合作,提供LSO的开放API。 
开放网络基金会(ONF)于2011年由德国电信,Facebook,谷歌,微软,Verizon和雅虎推出,其任务是推动开源SDN和OpenFlow技术和标准。
ONOS(Open Network Operating System)是为高性能、大规模和高可用性而设计的服务于运营商网络的开源SDN网络操作系统。ONOS生态包括ON.Lab,中国联通、Google、思科、爱立信、华为等。
电信管理论坛(TM Forum)是一个非盈利性的全球行业协会,帮助其成员在数字经济中发展变革并取得成功。

需要业界协作的领域包括:

5.1 广义信息模型

  • 协议相关和无关的元数据
  • 物理和虚拟服务端点,及他们之间在服务运营、管理、维护(SOAM)过程中的支撑。
  • 服务端点及其虚拟互连的动态属性
  • 对基础传送网络技术的抽象
  • 支持针对特定供应商和运营商的扩展灵活性

5.2 标准NaaS定义

目的是消除歧义的影响,例如NaaS要提供一套通用的标准服务属性,而与具体实现无关。

5.3 定义LSO功能集

这项工作已经在MEF内开始,基于真实的运营流程,并结合以云为中心的服务生命周期模型。LSO离不开下面几项内容:
  • 增强信息模型,提供服务、资源和技术抽象
  • 增强服务定义,提供网络即服务,实现更多的用户控制和差别服务
  • 应用程序的API,如OSS,BSS和自助Web门户,以控制网络资源来动态订购,修改或删除服务

5.4 标准API

业界的目标是支持异构的网络技术、架构和实现。 这种方法将有助于支持当前基于PNF的WAN,继而演进到支持由NFV资源管理器管理的VNF,由SDN控制器管理的SDN网络和由云管理器管理的数据中心网络(物理或虚拟的)。 这些API的关系如图所示。

基于广义信息模型的开放API将支撑在整个服务生命周期中的状态变更。

5.5 可编排服务和专业人员的认证程序

认证程序确保专业人员有能力进行NaaS的设计和部署。

5.6 参考实现

目前,本白皮书的参与者正在协作实现第三网络服务的愿景。 主要形式就是提供NaaS的参考实现,包括能够工作的可演示的代码。

6 总结

还是那句话,下一代网络的目标,基于network-as-a-service的原则,是能够在物理和虚拟服务端点之间创建敏捷网络,拥有可靠、可编排的连接服务。

术语



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