近年来，中国稳步推进“宽带中国”战略，有效地推动了信息基础设施建设和信息产业发展。工信部最近发布的数据表明，2014年上半年，固定宽带接入用户达到1.98亿户，宽带的速率也在稳步提升，对国内信息消费提供了强有力的支撑。据统计，2014年上半年全国信息消费规模达1.34万亿元，同比增长20%。
不过在宽带业务增长迅猛的同时，宽带提速、业务综合承载等需求，也使得城域网面临着巨大的压力和诸多难题。“特别是在城域网的二层汇聚网络，普遍存在设备性能差、槽位紧张、单点故障多，业务保护能力差，运维压力大等各方面问题。”华信设计院网研院副院长周振勇在接受记者采访时表示。
为了解决城域网发展面临的困局，华信设计院与华三联手推出了创新的虚拟化解决方案。目前该方案已经在浙江电信完成了为期一年的现网试用，效果非常好，并将逐步在浙江全省推广应用。
流量增长令城域网难以为继
国内一些主要城市的信息化起步较早，发展到今天形成了比较完备的城域网基础设施。不过正是因为起步较早，所以老旧设备也比较多，在流量增长不断加快的今天，这些基础设施已经很难满足新形势的要求。杭州电信就面临着这些问题。
在连续使用多年之后，杭州电信城域网二层汇聚部分已经没有扩展槽位，一些早期专线交换机运行超过了10年，故障率较高。为了有效地解决城域网存在的问题，浙江电信委托华信设计院对此进行研究和优化。经过调研，华信认为，问题的根源一方面在于经过长时间的运行之后，旧的网络设备故障率逐渐升高；另一方面，现有交换机的性能已经不能适应当前的应用环境，存在端口不足、业务可靠性差和维护工作量大等问题。
端口不足，主要突出表现是现有交换机对高密度板卡的支持能力较差，一些业务量比较大的节点则存在槽位紧张现象。可靠性差，主要存在于宽带接入层和汇聚层，过去的做法是一个节点一台交换机，这种组网模式对业务的保护能力较差。由于网络汇聚层宽带交换机较多、网络结构较复杂，所以运营商的运维压力也非常大。此外，电信行业对机房节能减排日渐重视，旧设备的机房耗电量大、机房空间占用多，节能压力较大。
周振勇告诉记者，要解决端口不足问题，可以考虑更换一些新型板卡以扩展端口，或者直接更换设备；可靠性问题可以通过提高端口的聚合度、采取一些链路级或设备级的保护来解决；经过对网络方案的更新和优化，运维工作的复杂性和强度也将大大降低。
有没有一种方案，可以同时解决上述所有问题？经过研究，华信认为，虚拟化技术就是非常理想的解决之道。
虚拟化是演进方向
“能否把虚拟化技术引入到城域网的优化设计中？”周振勇说，“我们研究后认为，这应该是城域网今后的发展方向。”
早期的城域网设计比较复杂，接入设备通常需要经过多层汇聚，才能最终到达业务控制层。在随后的发展中，城域网不断优化、扁平化，原来的多层汇聚改成了一级汇聚，不过链路和设备依然比较多。
“未来城域网的发展趋势，应该是结构继续扁平化、设备集约化，以及虚拟化。”周振勇说。在城域网的业务层面，已经有关于SDN、NFV控制层设备虚拟化的探索和研究，但引入虚拟化技术以实现汇聚层的简化，却是华信的创新设想。华信认为，未来的城域网，接入设备将通过基于虚拟化技术的一级汇聚，到达虚拟化业务控制层，从而使得网络架构更加简化、更加灵活。
目前市场上华三等厂商提供有成熟的虚拟化数据中心交换机，适用于万兆链路多，且收敛比较大的节点。“现阶段并不是所有节点都适合引入数据中心交换机。”周振勇说。
不过华三电信系统总监刘茂荣认为，未来随着接入流量的增长，大量的OLT设备将以万兆链路上联，这种情况下传统一级汇聚交换机将逐渐隐退，数据中心交换机将渐渐占据主流。
刘茂荣告诉记者，在城域网二层网络中引入数据中心交换机，解决了三个大问题。一是显著提升二层汇聚层的性能。数据中心交换机支持10G/40G/100G等高速端口，能够满足高带宽接入的要求，而且基于新一代架构的设备也能够有效提升转发速率。二是大幅度提升二层网络的可靠性。目前二层汇聚设备单点故障较多，业务也缺乏保护，数据中心交换机则可以有效改变这种局面。三是能够简便运维配置，比如可以将2台设备虚拟为1台交换机，简化配置，减少管理设备的数量。
“在城域网中应用虚拟化技术，在二层网络中引入数据中心交换机，这是一个发展趋势。”刘茂荣说。
S12500助推城域网虚拟化
在浙江电信项目中，华三提供的S12500交换机为试验的成功奠定了坚实的基础。
刘茂荣介绍说，S12500是华三面向云计算数据中心设计的核心交换产品，是中国第一款100G平台、第一款CLOS多级多平面交换架构交换机，是业界性能最高的核心交换设备，单机可以提供864个线速万兆端口或者384个线速40G端口，提供超高密度万兆和高密40G、100G能力。
为了满足云计算数据中心虚拟化的要求，S12500系列首次提出了IRF（横向虚拟化+纵向虚拟化）、MDC等多种技术的融合，真正实现网络设备资源池化，给用户提供最灵活的选择。为了有效应对突发流量，S12500创新的采用了“分布式入口缓存”技术，可以实现数据200ms缓存，满足数据中心、高性能计算等网络突发流量的要求；同时支持独立的控制引擎、检测引擎、维护引擎，为系统提供强大的控制能力和50ms的高可靠保障。
自从S12500上市以来，已经成为了中国数据中心核心设备的首选，在中国移动、中国电信、中国联通、腾讯、百度、阿里、国家电网、中石油、中石化、中国建设银行、中国人保等多个行业得到了广泛应用。
在过去一年间，杭州电信采用华三S12500进行了一系列测试，取得了非常好的效果。最近浙江电信准备扩大应用部署，华三S12500交换机通过中国电信集采，中标了浙江电信城域网改造项目，表明其综合性能已经足以承担电信基础网络的升级重任。
刘茂荣对浙江电信的创新意识和创新能力都给予了高度评价。“虚拟交换机通常的应用场景就是IDC，但浙江电信创新地运用虚拟交换机，实现了在一个网络上提供彩铃、彩信等多种业务，极大地简化了业务网络。”刘茂荣举例说。“正是这样的创新精神，让浙江电信在探索城域网虚拟化道路上走在了前面。”
城域网优化路线图
对于未来城域网的优化改造，刘茂荣认为可以分成三个步骤。
第一步是网络虚拟化，网络变得更加简单可靠。第二步是把资源池的能力逐步引入到城域网，在这个阶段会引入很多新的技术，比如数据中心用到的虚拟化技术、NFV技术，虚拟化BAS、SR、防火墙、DPI等，都将在资源池里得到应用。第三步是发展新的IT运营网络架构，逐步把网络虚拟化、功能虚拟化，以及基于VXLAN的通道虚拟化技术引入城域网。
周振勇和刘茂荣都认为，虚拟化技术其实已经是一种成熟并经过了实践检验的技术，在城域网中规模部署也是可以信赖的。刘茂荣指出，在过去一年间的部署和测试工作中，遇到了一系列数据中心场景不存在的问题，但最终都得到了圆满的解决。
“引入虚拟化技术的城域网创新优化方案，已经得到了中国电信集团的认同。”周振勇说，“有可能会在全国其他省公司得到推广。”
刘茂荣告诉记者，2008年华三刚刚涉足运营商市场时，就与浙江电信结成了密切的合作关系。“浙江电信具有很强的创新精神，这个项目就是浙江电信主动与华信设计院合作，探索城域网演进的策略和方式，为宽带未来的发展做好准备。”刘茂荣说，“华三正在与浙江电信、华信设计院一起研发新技术、新方案，相信不久后大家就能看到我们在宽带转型和智能管道方面的成果。”
责任编辑：戴红燕
