網絡分流
過去,網絡中占主導的是語音流量,但今天,視頻和數據流量占據了網絡容量的絕大部分。二者都得益于分布式架構,但原因不同。將視頻內容從集中式的源向各用戶發(fā)送,效率低下。解決這種效率低下的主要手段是內容分發(fā)和組播,二者都得益于層次化、分布式的架構。
延遲和抖動
集中化部署的一個明顯問題是信號延遲。在電信網絡中,數據以光速傳播,雖然很快,但經由長距離后,仍然會有可感知的延遲。其他潛在因素是由交換機、路由器和沿途的其他網絡設備所引起的。
相對大比例的延遲發(fā)生在有線和無線接入網絡。光纖接入所引入的延遲最小,而移動網絡會導致高達數百毫秒的環(huán)回延遲。
但對于語音業(yè)務或任何諸如視頻會議等全雙工、實時性的流量而言,延遲并非唯一的關鍵因素。抖動(時延的變化)也要包括進來。在有抖動的情況下,要重建一個連續(xù)的話音流,就需要在目的地對信號進行緩沖。如果抖動值較高,緩沖將在雙向通信中導致反常的延遲。
可靠性和可用性
對網絡資源做分布式部署的其他原因還有業(yè)務可靠性和可用性。其中一種類型的風險是“smoking hole”場景或者一些大型的地域上所定義的災難。例如2011年日本東北部地區(qū)的海嘯,促使運營商從頭審視和改變其災難保護方式,以便在未來類似情況中減少所受的影響。
分布式為事故中受影響的用戶快速恢復業(yè)務。其不必是大量、小節(jié)點的方式。它們應該是各自獨立、地理上相隔足夠遠(超過1000公里),以便不會全部在同一災難中受到影響。
安全和法律法規(guī)方面的考量
分布式在提升安全性方面既是風險,又是機會。由于有更多的部署地點和網絡連接可被攻擊,分布式網絡的風險可能更高。一旦攻擊者潛入一個地點,他們可能會延伸到其他地點,甚至攻擊關鍵的管理和編排功能。
反過來,分布式也可能弱化風險。仔細規(guī)劃的分布式NFV應用能隔離本地攻擊,使得絕大部分用戶和節(jié)點不受影響。如果安全措施正確、到位,可自動檢測到攻擊,受影響的網元會被隔離和修復,而其余網元繼續(xù)運作。
在國家或國家聯(lián)盟一級,政府的法律法規(guī)可能是采用分布式的另一個原因。除可靠性和可用性之外,重要的基礎架構也必須留在國內,歐盟中,認證服務存儲個人數據就是這樣一個例子。
需要分布式架構的業(yè)務舉例
基于所述原因,大多數現(xiàn)行的NFV 部署都要求運營商為某些業(yè)務將虛擬化功能部署在不同地理位置。正如前面所提到的,大多數運營商還運維著接入網,固定和無線接入網在布放位置方面的靈活性很有限。
移動網絡的趨勢是使用微基站和傳感器網絡來提升覆蓋和容量,這就意味著網元比以往更加靠近用戶。而移動網絡(甚至LTE)中的延遲,要求某些業(yè)務高度分布化。其他功能-姑且稱之為業(yè)務功能–除了采用貼近用戶之外,有更多的靈活性和可變因素,用以決定采用何種規(guī)模的分布式可達到用戶體驗與成本的最優(yōu)化平衡。
視頻業(yè)務和虛擬內容分發(fā)網(vCDN)
今天,用戶業(yè)務所消耗的大部分網絡容量都用在了視頻下載和流媒體上。這也是增長最快的業(yè)務,并且給當前的網絡架構帶來越來越大的壓力。
視頻分發(fā)網(CDN)是分流國際和某些廣域網視頻流量最重要的方式。CDN將內容緩沖在距用戶較近的地方,而不是從一個集中的服務器重復的傳送流或下載同樣的內容。通過使用定制的CDN或將視頻平臺分布式部署,將內容緩存在相比目前距用戶更近的位置,視頻點播在網絡上產生的流量可被進一步減少。
虛擬化無線接入網(vRAN)
vRAN是ETSI NFV行業(yè)規(guī)范組指出的對時延最敏感的NFV應用之一。RRH和BBU間的信號延遲應該在幾微秒到幾毫秒的范圍內。
虛擬化用戶前端設備(vCPE)
個人用戶和企業(yè)的CPE,例如DSL 路由器、防火墻和機頂盒是數量最為龐大的網元。運營商對于將CPE 功能虛擬化產生興趣,因為這樣可以避免成本高昂的上門服務式維護和升級。
當網絡功能從CPE中移出,放入網絡中后,彈性和性能成為主要關注的方面,因為業(yè)務中斷會影響數量龐大的用戶群。在大多數情況下,CPE功能置于網絡中意味著用戶以群組的方式被集中在幾個區(qū)域的集群中,各集群可訪問臨近集群的資源,這也正是一種冗余的方式。因此,這種分布式架構的管理變得異常重要。
分布式模型
許多運營商將NFV 的到來視作重新考量其網絡架構的一個機會。運營商期望簡化架構,并向著更加一致和靈活的模型演進。
基于上述提到的原因–網絡分流、延遲、抖動、可靠性、可用性和安全性-運營商將會選擇一種多層的網絡架構,該架構將給予運營商更多的靈活性,籍此對網絡功能進行最優(yōu)的分布式部署(圖4)。實際上,現(xiàn)有的組織架構和所有權也會影響技術架構。
圖4 多層的架構