一种服务化架构和无状态实现的云原生vBRAS方案.docx

? ? 一种服务化架构和无状态实现的云原生vBRAS方案 ? ? 徐伟杰 余晓颖 周振勇 章建聪 （华信咨询设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310051） 多年来，电信运营商一直在网络建设和业务发展方面受到专用硬件的制约。随着云计算技术从IT 领域向电信领域的渗透，业界开始推动传统网元的网络功能虚拟化(Network Function Virtualization, NFV)。最初的ETSI NFV 架构里将虚拟化网络功能（Virtualised Network Function, VNF）部署在虚拟机上，但是虚拟机资源消耗大，初始化速度慢，逐步被轻量化容器取代，同时VNF 被进一步拆分为轻量化的虚拟化网络功能组件（Virtualised Network Function Component,VNFC）。云原生作为云计算的最新技术成果，能够为运营商的网络提供更加经济、便捷的部署和运营方法。ETSI从网络运营角度定义云原生网络功能（Cloud-native Network Function, CNF）是完全云原生的VNF，或者是正在过渡到云原生的VNF，并分析电信网络云原生应用的特性以及在架构设计、冗余容错、自动管理等方面需求的具备程度。 宽带远程接入服务器（Broadband Remote Access Server,BRAS）位于城域网边缘，是用户实现各种互联网业务的入口及运营商网络策略的执行点，是运营商迫切进行NFV 改造关键网元。目前，运营商、设备厂商已在vBRAS 采用转控分离架构(Control and User Plane Separation, CUPS)方面达成了一致意见。vBRAS 分为控制面（Control Plane, CP）和用户面（User Plane, UP），UP 进一步分为虚拟UP 和实体UP。网络设备厂商把CP 和虚拟UP 作为VNF 部署在虚拟机上，把传统BRAS 设备软件改造作为实体UP 使用。现有vBRAS 仍是NFV，做到了云就绪（cloud ready），但是不满足ETSI 对CNF 要求的具备程度，无法取得云原生技术优势。本文在分析现有vBRAS 方案的基础上，提出了一种云原生vBRAS 方案。该方案在架构设计方面采用服务化架构重构了vBRAS 控制面, 并无状态化实现VNFC 来满足弹性缩放需求，在冗余容错方面分别给出了控制面和用户面的容灾方案。 1 云就绪vBRAS方案现状 转控分离架构的vBRAS 包括控制面vBRAS-CP、用户面vBRAS-UP、CP-UP 接口、管理和编排（MANO, Management and Orchestration）等功能组件，外部系统包括业务系统和网管系统等，如图1 所示。 图1：vBRAS 逻辑架构示意图 1.1 vBRAS-CP vBRAS-CP 作为VNF，软件运行在网络功能虚拟化基础设施（NFV Infrastructure, NFVI）上，主要实现以下功能： （1）地址管理，vBRAS-CP 对其拥有的IP 地址资源进行统一的管理，与DHCP Server 配合或使用本地地址池模式，完成用户地址分配。 （2）接入管理，用于处理vBRAS-UP 上送的用户PPPoE 或IPoE 等接入协议报文，完成用户接入控制。 （3）认证授权计费（AAA），vBRAS-CP 和外部AAA服务器配合，共同完成对接入用户的认证、授权和计费。 （4）用户管理，包含用户表项管理功能和用户策略管理功能。其中，用户表项管理是指控制面生成用户session表项并下发给vBRAS-UP，vBRAS-UP 基于session 表项指导用户侧流量转发。用户策略管理是指对用户的认证、计费、授权、地址分配、QoS 等相关策略的管理。 （5）UP 管理， 包括对vBRAS-UP 的管理， 以及vBRAS-CP 和vBRAS-UP 间通信接口的管理。 此外，vBRAS-CP 还需要实现如合法侦听等功能。 1.2 vBRAS-UP vBRAS-UP 分为运行在x86 服务器上的虚拟UP，以及运行在ASIC 和NP 高性能转发硬件上的实体UP，主要实现以下功能： （1）负责传统BRAS 设备流量转发面功能，包括流量转发、QoS、流量统计等。 （2）负责传统BRAS 设备路由控制面功能，包括路由、组播及MPLS 等。 1.3 CP-UP接口 vBRAS-CP 和vBRAS-UP 之间需要使用以下三种类型的接口（通信通道）： （1） 管理接口（Management Interface）， 使用NETCONF 连接作为vBRAS-CP 和vBRAS-UP 之间的管理通道，实现vBRAS-CP 向vBRAS-UP 查询数据、下发配置等功能。例如，创建子接口、下发BRAS 业务配