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专题
2022/5/24 13:39

电信级开放网络设备关键技术研究与研发实践

邮电设计技术  徐博华,庞 冉,张学茹,王泽林,曹 畅

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:网络设备的能力开放是 SDN/NFV 技术的自然延伸,其中白盒交换机已在云数据中心领域验证了其可行性和先进性。近年来随着 5G网络的规模建设,RAN设备、CPE设备、承载网路由器设备的架构和能力开放已成为新的研究热点。首先从开源社区、产业现状等方面介绍了开放网络设备的背景,并进一步分析了开放网络设备研发所涉及的关键技术,最后阐述了中国联通在 5G承载网络接入路由器领域所开展的能力开放创新实践,并对后续研发方向进行了展望。

关键词:5G承载;开放网络设备;网络操作系统;SDN

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2022.04.003

概述

专用网络设备的能力开放是软件定义网络(SDN)技术在专用设备层面的自然延伸,有别于网络功能虚拟化(NFV),网络设备能力开放并不追求将网络功能部署在通用服务器上,而是强调通过一系列软硬件解耦的技术手段,在提升软件功能灵活性的同时兼顾专用硬件的高转发性能,因此更加适用于交换机、路由器、传输设备等需要大吞吐量的应用场景。推动专用网络设备能力开放的过程可分为灰盒和白盒 2 个阶段。灰盒是指网络运营方对设备提出功能和性能要求,并定义统一接口规范,供应商遵循网络运营方提出的规范进行设备开发和接口开放。白盒则是一种更为彻底的解耦模式,网络运营方基于开源或商用 的 网 络 设 备 操 作 系 统(Network Operate System,NOS)构建自己的系统平台及上层应用,并通过标准接口适配白盒设备硬件。白盒模式要求网络运营方具有较强的自主研发能力,同时也依赖产业链各方的深度合作。

数据中心白盒交换机是开放式网络设备成功应用的典型案例,阿里巴巴基于开源Sonic操作系统增量开发了AliNOS,并实现了数据中心白盒交换机的规模部署。此外,随着 5G 网络的规模建设,开放式城域网络接入路由器也逐渐成为近年来业界关注的热点。

目前电信运营商在网络领域的创新研发工作主要包含协议的标准化、新技术研究的需求输入等。网络设备研发是新技术研究的直接落地环节,是网络建设与运营管理的前置环节,而该环节目前完全依赖于设备供应商,研发符合电信级高可靠性要求的开放的网络设备具有重要意义。国内 5G 承载网络的建设在城域接入层引入了每年10万端级的设备新建需求,且相较于核心汇聚层设备而言,其性能指标要求较低,有利于开展自研工作和生态合作。本文重点围绕 5G承载网络接入层的场景,第 2 章对开放网络设备的上中下游产业链和相关开源生态进行了分析,第 3 章总结了开放网络设备所涉及的关键技术,第 4 章介绍了中国联通在 5G 承载网络接入层开展的开放网络设备研发实践,最后对下一步的工作方向进行了展望。

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