DCN与SDN满足2014年新需求 IP RAN网络新技术解读
本文概念科普
1.DCN
DCN是英文Data Communication Network的缩写，中文意思为数据通信网络。它具有分布式网络计算环境和多级分布式数据仓库，在我国DCN网以邮电部电信总局的网管中心为网络中心，覆盖全国所有省、直辖市和自治 区的省网管中心，共计32个主干节点，形成一个全国性的骨干网络
2.RAN
居民接入网（Residential Access Network），简称RAN。又称为居民宽带网RBB（Residential BroadBand Network）。
3.SDN
软件定义网络（Software Defined Network, SDN ），是Emulex网络一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制。
传统的3G/B3G网络需要基础承载网提供二层能力即可满足上层网络移动业务回传的需求;但在LTE网络中，由于S1-Flex和X2接口的引入，基础承载网必须拥有三层交换的能力。本文所重点叙述的IP RAN是指以IP/MPLS动态协议及关键技术为基础，满足基站回传承载需求的一种二层三层技术结合的解决方案。以下分析IP RAN网络的关键需求及相关技术。
高可用性组网原则
为了将发生网络故障时的业务收敛时间控制在毫秒级别，网络需要支持一些先进快速收敛技术，并要将这些技术有机整合在一起。典型的快速收敛技术如下：IGP快速收敛技术、IGP快速重路由技术、优先级路由收敛技术、BGP下一跳跟踪触发(NHT)、BGP下一跳分离技术及前缀无关收敛技术(PIC)等。
优先级路由收敛技术是提高网络可靠性的一项重要技术，可为关键业务提供更快的路由收敛速度。为了保证MPLS VPN环境下，快速感知BGP Loopback的快速变化，加快VPN路由的收敛，要启用优先级路由收敛技术，提高IGP的32位主机路由的收敛优先级，加快BGP NHT跟踪速度。
BGP前缀无关收敛技术(PIC)通过对BGP FIB表的多层分离，实现了按需迭代更新，保证了在多路径前提下，VPN路由的快速收敛与VPN路由数量进行解耦。
VPN FRR和VPN ECMP的快速收敛，主要是探测去往远端PE路径的故障，一般有两种方式：BFD for Loopback(Peer BFD)方式和NHT方式(通过跟踪IGP RIB表中的远端PE的32位环回地址来实现)。由于BFD方式存在对接、配置繁琐、数量规格等问题，NHT也是一个很好的选择。但为了保证一定的收敛速度，NHT需要结合PIC(下一跳分离)和IGP快速收敛技术，当发现IGP RIB的32位环回地址故障，触发更新VPN下一跳指针内容或者进行VPN FRR的RR表的置位;对于VPN ECMP，可以采用删除故障下一跳或置下一跳无效的方式进行快速重路由技术。
如果把更新路由表的动作定位在中间层次，BFD方式可以认为是一种自下而上的NHT技术，BGP NHT是一种自上而下的NHT技术。两者的工作流程基本相同，主要区别在于BGP NextHop的检测方式和检测速度。两者对于VPN的数量和路由数量影响不大，即使受影响，两者的受影响程度不存在太大的差别。这里面的关键技术是发生NHT时，应立即对BGP Multi-path的NextHop表进行调整，对于VPN路由应该有相应的延迟迭代时间(缺省为5s)，即优先按需更新BGP FIB表(FRR或置Fast Ecmp)，协议进程后收敛整个BGP RIB表。
高效运维原则
LTE频段的特征决定了LTE基站eNodeB的部署趋向于密集化，为了达到更好的覆盖效果，eNodeB要成倍于3G基站的数量。例如一个发达本地网的3G基站(包括宏站、微站、室分等站型)数量达到2000～4000台，那么eNodeB站就达到了8000台左右，如此庞大数量的3G和LTE基站会带来一系列棘手的问题。
海量基站的部署，将新增超过10000台IP/MPLS基站承载设备。海量IP/MPLS设备的引入将带来网络管理空前的复杂性，而且设备发散分布，对运营商构成空前的运营压力。其次，网络接入设备与汇聚设备之间存在多种协议配合，对网络运维人员技术能力要求高，网络的运行维护复杂，给运营商的OPEX带来压力。
当前IP RAN网络基于传统通用路由器平台，通过复杂的IP/MPLS路由多协议去构造具有海量设备规模的IP RAN网络，对部署高可用性网络带来巨大的挑战。尤其是网络的震荡时刻存在，这无论对网络中的设备处理能力还是对于网络的可靠性及故障定位，均是一个挑战。
业务开通需要对汇聚节点进行较多的配置，IP/MPLS技术配置复杂，传统路由器设备的命令行配置方法不适用于大规模网络节点的配置和调整，且配置参数较多，业务配置复杂，业务故障的情况下定位困难，造成业务开通复杂度及维护成本骤增。
随着技术和业务应用的发展，新的增值业务和应用程序不断出现，IP RAN网络如何更好地适应业务网络的发展和要求，快速响应业务的建立及对业务进行动态维护也是IP RAN网络当前遇到的问题之一。
IP RAN方案提供商和运营商共同研究探讨这些问题，并提出下一代IP RAN网络新技术。从目前看，演进过程中的主要技术有两个：DCN自通技术和基于SDN的IP RAN网络虚拟化技术。
DCN自通技术
对于海量基站的部署，现场调试、现场配置业务非常耗时间，工作量巨大。当业务调整频繁或者急需网络扩用以应对业务扩张时，现场业务部署效率低下。
DCN自通方案就是要解决现场配置、现场调测的难题。使用DCN自通方案后，接入层设备上电后能够自动打通到网管系统的管理通道，进而可以从网管系统上对设备进行一系列的维护和业务配置操作。
DCN自通方案要求免去配置A-A和A-B设备间接口的IP地址，使用无编号以太网接口(即该接口没有IP地址，通信时只能借用其他接口的IP地址)。A-A/A-B设备接口上电后首次通信时，借用设备本身自动生成的loopback环回地址，并且在运行OSPF协议的点到点网络基础上，进行路由信息LSA的扩散，A/B设备自动学习这些扩散的路由，形成路由表，进而实现DCN通道自通。
DCN自通环回口Lo-xx的IP地址支持自动分配和人工指定(用于后端地址重新规划)两种方式。
DCN自通方案要求A/B设备出厂时固化一些信息，包括：Lo-xx接口、Lo-xx地址生成规则、DCN Vrf、DCN专用的OSPF进程、用于转发该OSPF扩散的LSA的子接口VLAN。
DCN自通方案在设备上电后经过一系列自动化步骤，整个接入环中所有设备路由都更新完毕，且在网管系统上形成了更新过的A-B拓扑，不需要人工现场配置，极大地提高了设备安装、调测的效率。
基于SDN的网络虚拟化技术
引入SDN之后，IP RAN组网控制面与转发面分离，接入设备A与汇聚设备B集成控制代理模块，用于转发面与控制面的协议交互;B设备保留原有的路由协议等功能，用于实现和城域网内设备进行L2/L3 VPN互通。
转发面：考虑到现网已大规模部署，为了兼容现有网络硬件条件，初期网络层网元级的互联互通及数据流转发需兼容IP/MPLS协议集(MPLS-TP为其子集)。后期，待openflow流表芯片发展成熟，逐步向openflow流表转发演进。
控制面：主要做业务级的控制平面定义，基于openflow协议扩展，完成网络拓扑的发现、业务配置下发、业务PW/LSP路径的计算及表项的下发。考虑未来可支持多种协议，如I2RS。
管理面：转发设备仍然具有独立的管理面，在网管上可作为独立网元管理。但由于业务已经由控制器集中控制，因此网元管理面只提供网元设备管理功能。控制器提供基于网络的北向接口，提供给网管和第三方应用。
基于SDN的IP RAN网络虚拟化技术可以实现高效的运维管理，高度的软件自动化。目前存在的一些问题，如时钟同步、L2/L3组播等，也将在技术的快速发展和应用过程中，找到一个好的解决方案。 基于SDN的IP RAN网络虚拟化技术及灵活丰富的业务APP实现能力认为是IP RAN网络的未来发展方向。
本文所讲的IP RAN是指以IP/MPLS动态协议及关键技术为基础，满足基站回传承载需求的一种二层三层技术结合的解决方案，本文专用词有点多，希望大家能看明白，谢谢阅读，请继续关注脚本之家。