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摘 要

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的迅猛提速、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的綜合承載需求和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，目前城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，其中二層匯聚層中的傳統(tǒng)匯聚交換機(jī)因?yàn)槎丝诿芏鹊颓覠o法提供大量高速接口，造成匯聚交換機(jī)性能弱;設(shè)備鏈路和端口利用率低且配置復(fù)雜低效，造成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本大且可靠性差;由于匯聚層設(shè)備眾多、分散且維護(hù)困難，造成運(yùn)維繁瑣、復(fù)雜，并且運(yùn)維成本高。

為了解決二層網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的上述問題，研究城域網(wǎng)引入虛擬交換機(jī)的可能性及部署方案，本文首先重點(diǎn)介紹了虛擬交換機(jī)及部署方式，多虛一技術(shù)和一虛多技術(shù)兩種虛擬技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，然后論述了虛擬交換機(jī)在現(xiàn)網(wǎng)中的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最后給出了虛擬交換機(jī)在城域網(wǎng)中的部署方案建議。虛擬交換技術(shù)的引入不僅能夠大幅降低故障率，減輕運(yùn)維的壓力，提高鏈路和端口的利用率，降低總體投資成本，而且還能夠?yàn)楹笃诔怯蚓W(wǎng)的大規(guī)模提速打下堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：虛擬交換機(jī)，多虛一技術(shù)，一虛多技術(shù)

目 錄

1、 城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)匯聚層存在問題

2、 虛擬交換機(jī)引入技術(shù)

2.1 虛擬交換機(jī)介紹

2.2 虛擬交換機(jī)部署方式

2.3 虛擬技術(shù)應(yīng)用場景投資分析

2.3.1 多虛一技術(shù)應(yīng)用場景投資分析

2.3.2 一虛多技術(shù)場景分析

2.4 虛擬技術(shù)小結(jié)

3、 虛擬交換機(jī)現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證測試

3.1 全網(wǎng)測試環(huán)境搭建

3.2 虛擬交換機(jī)測試結(jié)果匯總表

4、 城域網(wǎng)虛擬機(jī)部署方案建議

4.1 引入虛擬機(jī)場景

4.2 引入“虛擬匯聚層”

4.3 接入?yún)R聚層規(guī)劃

4.4 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

5、 城域網(wǎng)引入虛擬交換機(jī)試點(diǎn)總結(jié)

6、 附錄：虛擬交換機(jī)業(yè)界產(chǎn)品介紹

6.1 設(shè)備介紹

6.2 性能匯總

1、 城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)匯聚層存在問題

IP城域網(wǎng)目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括完成高速轉(zhuǎn)發(fā)城域網(wǎng)的各類進(jìn)出流量核心路由層、用于各類業(yè)務(wù)的終結(jié)的業(yè)務(wù)控制層(包括MSE、BRAS、SR等設(shè)備)、用于各類接入業(yè)務(wù)的匯聚及透傳的二層匯聚層(包括一二級匯聚交換機(jī))，具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示。

　　圖1：城域網(wǎng)架構(gòu)示意圖

在目前電信運(yùn)營商城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，寬帶提速、業(yè)務(wù)綜合承載給城域網(wǎng)造成了一定壓力，特別是二層網(wǎng)絡(luò)普遍存在設(shè)備槽位緊張、二層匯聚設(shè)備暫無設(shè)備級的保護(hù)能力，運(yùn)維壓力大等問題，主要存在以下三個(gè)方面：

(1) 匯聚交換機(jī)性能弱

隨著大數(shù)據(jù)的到來和接入帶寬規(guī)模提速，OLT上行鏈路逐步采用2條或N條10GE鏈路，而傳統(tǒng)的匯聚交換機(jī)在絕大部分節(jié)點(diǎn)為單點(diǎn)匯聚，因10GE端口密度低且現(xiàn)有部分設(shè)備已無擴(kuò)展槽位，已無法提供大量的線速10GE接口，無法滿足網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求。

(2) 可靠性差，鏈路和端口利用率低

控制層SR/BRAS以下的大二層網(wǎng)絡(luò)中存在的二層網(wǎng)絡(luò)環(huán)路問題，一直以來都未能有很好解決方案。鏈路和設(shè)備之間無法相互熱備份，只能通過復(fù)雜、低效的手工方式切換，設(shè)備和鏈路利用率低，單點(diǎn)故障較多，因此存在網(wǎng)絡(luò)可靠性和業(yè)務(wù)保護(hù)能力差、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本大等一系列問題。

(3) 運(yùn)維繁瑣復(fù)雜

匯聚層設(shè)備數(shù)量較多(單POP十幾臺(tái))，設(shè)備容量較小，布放位置分散，設(shè)備利用率低，維護(hù)比較困難，投資大;因此組網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)維繁瑣、復(fù)雜，并且運(yùn)維成本高，此種架構(gòu)已不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要基于本地光纖資源的情況考慮二層進(jìn)一步扁平化和優(yōu)化。

2、 虛擬交換機(jī)引入技術(shù)

2.1 虛擬交換機(jī)介紹

為了解決城域網(wǎng)中二層網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題，需要在匯聚層引入虛擬交換機(jī)技術(shù)，更好的內(nèi)置大量的虛擬網(wǎng)絡(luò)端口，以及提供速度更快的聯(lián)機(jī)接口，通過虛擬化技術(shù)，在城域內(nèi)減少網(wǎng)元數(shù)量、簡化L2組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)二層匯聚設(shè)備的設(shè)備級的保護(hù)。虛擬化技術(shù)在城域二層網(wǎng)絡(luò)中引入可以較好解決目前二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的局限性，也能提升二層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的安全性。

　　圖2：城域網(wǎng)虛擬交換機(jī)架構(gòu)示意圖

虛擬化技術(shù)首次在電信運(yùn)營商城域二層范圍內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用，用數(shù)據(jù)中心的思維對城域網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，適應(yīng)電信業(yè)務(wù)的云化、網(wǎng)絡(luò)資源的池化的趨勢，在城域網(wǎng)中部署虛擬交換機(jī)有以下特點(diǎn)。

n 高性能

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，交換機(jī)的性能也將會(huì)得到極大的提高，基于100G平臺(tái)和400G平臺(tái)架構(gòu)的新一代核心交換機(jī)，支持高密10GE和100GE接口;單槽位支持16-48口10GE線速，4口100GE接口。

n 簡化運(yùn)維

在網(wǎng)絡(luò)中部署虛擬交換機(jī)后，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更簡單清晰，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備橫向整合，極大減少設(shè)備的配置管理工作。多臺(tái)設(shè)備虛擬為1臺(tái)交換機(jī)，大大簡化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，減少了網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備數(shù)量。

n 節(jié)省成本

虛擬交換機(jī)部署后，控制層中BRAS和SR 10GE接口均以捆綁方式運(yùn)行，鏈路利用率也大大提高;大幅節(jié)省了BRAS和SR 10GE接口的成本。

n 穩(wěn)定性高

網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可靠性高，HJSW或OLT的任何一根光纖故障，業(yè)務(wù)將不受影響;虛擬交換機(jī)與BRAS之間任何一根光纖故障業(yè)務(wù)也不受影響。無論鏈路還是設(shè)備發(fā)生故障，都會(huì)自動(dòng)切換，且切換時(shí)間為毫秒級。

2.2 虛擬交換機(jī)部署方式

在二層網(wǎng)絡(luò)引入虛擬化技術(shù)解決了以上現(xiàn)網(wǎng)存在的問題，目前有2種實(shí)現(xiàn)方式：

將現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)匯聚交換機(jī)進(jìn)行升級，實(shí)現(xiàn)堆疊功能;

部署虛擬交換機(jī)。

兩種實(shí)現(xiàn)方式從功能及性能上對比如下表所示：

從上表可見虛擬交換機(jī)從功能上和性能上均優(yōu)于傳統(tǒng)匯聚交換機(jī)。所以在解決城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)二層設(shè)備的端口擴(kuò)展以及業(yè)務(wù)保護(hù)問題時(shí)，優(yōu)先考慮引入虛擬交換機(jī)。

2.3虛擬技術(shù)應(yīng)用場景投資分析

2.3.1 多虛一技術(shù)應(yīng)用場景投資分析

現(xiàn)階段一級匯聚交換機(jī)仍匯聚了大量的GE端口，考慮到虛擬交換機(jī)單槽位的容量有限，現(xiàn)階段引入虛擬交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示，在一定時(shí)期內(nèi)一級匯聚交換機(jī)仍會(huì)保留。

　　圖3：現(xiàn)階段虛擬交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的架構(gòu)

該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的成本分析如下：

考慮到一級匯聚交換機(jī)的端口在虛擬交換機(jī)引入前后不發(fā)生變化，因此成本分析僅對虛擬交換機(jī)的端口以及MSE設(shè)備上的端口進(jìn)行比較。成本分析采用單端口造價(jià)成本比較以及設(shè)備實(shí)際配置成本比較2種方式。通常，設(shè)備實(shí)際配置的成本高于單端口造價(jià)成本，因?yàn)樵O(shè)備實(shí)際配置會(huì)有一定的冗余，且設(shè)備配置初期板卡的端口利用率較低。

說明：以下設(shè)備價(jià)格參考設(shè)備集采價(jià)，虛擬交換機(jī)以某廠商的設(shè)備價(jià)格作為參考，業(yè)務(wù)控制層設(shè)備(MSE)以某廠商作為價(jià)格參考。

n 中小型POP點(diǎn)

場景一：當(dāng)該節(jié)點(diǎn)流量達(dá)到64G，虛擬交換機(jī)上聯(lián)配置帶寬80G，一級匯聚交換機(jī)上聯(lián)帶寬配置140G，這種場景下引入虛擬交換機(jī)的收斂比為43%。

單端口造價(jià)成本比較如下表所示：

總成本估算(萬元) 53.2 53.45成本細(xì)項(xiàng)單端口造價(jià)(萬元)傳統(tǒng)交換機(jī)接入方式虛擬交換機(jī)引入方式

板卡配置成本估算比較如下表所示：