姜萌

【摘要】以推動(dòng)有線電視行業(yè)發(fā)展為前提，針對(duì)SDN/NFV技術(shù)在有線電視寬帶接入網(wǎng)的應(yīng)用，從研究背景、SDN/NFV接入網(wǎng)架構(gòu)、SDN/NFV技術(shù)以及具體應(yīng)用四個(gè)方面進(jìn)行論述，認(rèn)識(shí)到SDN/NFV技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高管控靈活性。最后得出結(jié)論，SDN/NFV技術(shù)是有線電視寬帶接入網(wǎng)改革的重要切入點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】SDN技術(shù);NFV技術(shù);有線電視;寬帶接入網(wǎng)

隨著人們生活水平的提升，有線電視已經(jīng)在各家各戶實(shí)現(xiàn)普及，據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年全國(guó)有線電視用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2.45 億，除此之外還包括有線雙向網(wǎng)覆蓋用戶及雙向網(wǎng)滲透用戶，分別達(dá)到1.65億和8251.4萬，使雙向網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不斷拓展。互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)形態(tài)的轉(zhuǎn)變，這便推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)改革，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的容量以及速率也有更高的要求，控制管理需要具備智能性、靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶交互，最大程度的節(jié)省能耗。接入網(wǎng)是用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的“第一道門”，受技術(shù)創(chuàng)新的影響，有線電視寬帶接入網(wǎng)也朝著智能化、開放化的方向不斷發(fā)展。為此，有線電視寬帶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)都需要進(jìn)一步創(chuàng)新。

1 研究背景

現(xiàn)階段比較常用的有線電視寬帶接入技術(shù)以 FTTH、同軸電纜寬帶接入技術(shù)為主，其中同軸電纜寬帶接入技術(shù)涉及范圍比較廣，其中包括3種NGB 寬帶接入技術(shù)以及 EoC 技術(shù)，例如C-DOCSIS、HINOC、HomePlug AV以及WiFi 降頻等。實(shí)際工作過程中，有線電視寬帶接入網(wǎng)的建設(shè)模式并不局限于一種，并且具有高度異構(gòu)的特點(diǎn)，為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及管理模型等提出了諸多要求[1]。在這一背景下，加快用戶接入速度，快速明確故障位置并且及時(shí)修復(fù)，高效配置用戶終端，為用戶提供更加便捷的服務(wù)，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本成為當(dāng)前接入網(wǎng)主要工作。

為了提高網(wǎng)絡(luò)配置靈活性，實(shí)現(xiàn)管理職能化與資源共享，目前行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)集中在軟件定義網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬上，也就是SDN技術(shù)與NFV技術(shù)，為了做到這一點(diǎn)，通過諸多部門的努力，SDN技術(shù)與NFV 技術(shù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心以及城域網(wǎng)等得到廣泛應(yīng)用。

SDN技術(shù)、NFV 技術(shù)與以往應(yīng)用的技術(shù)存在很大差異，真正突破了以專有網(wǎng)元為核心的封閉式控制機(jī)制，使接入網(wǎng)得到創(chuàng)新。運(yùn)營(yíng)商以及設(shè)備生產(chǎn)廠家也針對(duì)SDN、NFV技術(shù)在有線電視寬帶接入網(wǎng)的應(yīng)用展開探究。直至2015年，已經(jīng)有企業(yè)在SDN/NFV技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了GPONvOLT，并且在現(xiàn)網(wǎng)中得到使用，vOLT 樣機(jī)的密度顯著提升，降低了成本。

2 SDN/NFV接入網(wǎng)架構(gòu)概述

接入網(wǎng)與SDN技術(shù)相結(jié)合，可以為接入網(wǎng)賦予控制、轉(zhuǎn)發(fā)分離以及集控等性能，使運(yùn)營(yíng)商所有接入網(wǎng)設(shè)備都能夠具備智控、集成等數(shù)字化服務(wù)，同時(shí)也將原本的運(yùn)營(yíng)程序加以簡(jiǎn)化，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)效率。SDN 接入網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)見圖1。

SDN接入網(wǎng)具體涉及到應(yīng)用層、控制層以及基礎(chǔ)設(shè)施層，具體分析如下：

第一，基礎(chǔ)設(shè)施層包括相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，與控制層相連接，形成雙向服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)平面接口進(jìn)行控制，比如Open Flow;第二，控制層主要是通過SDN控制軟件提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且與應(yīng)用層、基礎(chǔ)設(shè)施層聯(lián)系;第三，應(yīng)用層主要是上層應(yīng)用。

應(yīng)用NFV技術(shù)創(chuàng)建接入網(wǎng)架構(gòu)，則是利用軟件獲得網(wǎng)絡(luò)功能，如此便可以在虛擬環(huán)境下對(duì)通用標(biāo)準(zhǔn)硬件進(jìn)行合理布置，確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、硬件分離，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)計(jì)、部署、管理等環(huán)節(jié)的靈活性。在NFV接入網(wǎng)層級(jí)架構(gòu)中，接入網(wǎng)有諸多網(wǎng)絡(luò)虛擬功能，例如數(shù)據(jù)幀處理、業(yè)務(wù)流分類以及調(diào)度等，這些功能可以在通用服務(wù)器中發(fā)揮作用，通用服務(wù)器的作用則是計(jì)算與資源存儲(chǔ)，接入網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)適用于SOC[2]。

以SDN/NFV 技術(shù)為核心的接入網(wǎng)架構(gòu)，在SDN/NFV技術(shù)不斷應(yīng)用的現(xiàn)代，具體業(yè)務(wù)與SDN架構(gòu)業(yè)務(wù)編排、控制器等虛擬功能全部在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中運(yùn)行，對(duì)其展開集中式管理，使網(wǎng)絡(luò)配置、資源管理以及業(yè)務(wù)調(diào)度得到統(tǒng)一，進(jìn)而獲得最佳業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理效果。以往在接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇與應(yīng)用方面，都是使用帶有轉(zhuǎn)發(fā)功能的PON設(shè)備以及同軸接入SOC 硬件，當(dāng)應(yīng)用SDN/NFV 技術(shù)之后，極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)硬件成本，并且完善了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3 SDN/NFV技術(shù)

3.1 NGB寬帶接入技術(shù)

從2012年開始，新聞出版廣電總局針對(duì)廣電行業(yè)出臺(tái)了寬帶接入標(biāo)準(zhǔn)，即 GY/T 266-2012《 NGB 寬 帶 接 入 系 統(tǒng) C-DOCSIS 技術(shù)規(guī)范》。在相關(guān)工作中為了提升 C-DOCSIS 組網(wǎng)以及相關(guān)技術(shù)實(shí)際使用的靈活性，針對(duì)C-DOCSIS 技術(shù)的系統(tǒng)功能進(jìn)行了模塊化處理，且系統(tǒng)架構(gòu)也改變?yōu)榉植疾渴?、集中控制的新型架?gòu)。

通過對(duì)C-DOCSIS 新系統(tǒng)的觀察，可以發(fā)現(xiàn)C-DOCSIS系統(tǒng)的頭端功能主要是依靠匯聚設(shè)備以及CMC，其中CMC 只具備射頻接口模塊，系統(tǒng)控制和分類轉(zhuǎn)發(fā)兩個(gè)模塊通過集成全部體現(xiàn)在匯聚設(shè)備中。

分布式典型系統(tǒng)內(nèi)部的CMC ，其中射頻接口模塊具備PHY 層以及 MAC層的新功能，為了最大程度的節(jié)省網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)成本，射頻接口模塊中的 PHY 層、 MAC 層功能可以分開處理，PHY層所具備的功能主要是依靠CMC設(shè)備，MAC 層所具備的功能通過集成全部傳輸?shù)絽R聚設(shè)備中。匯聚設(shè)備便具備了C-DOCSIS 頭端系統(tǒng)控制、分類轉(zhuǎn)發(fā)以及射頻接口三個(gè)模塊MAC 層的所有功能，而CMC 設(shè)備卻只有 PHY層原本的功能，所以將該改造計(jì)劃命名為Remote PHY。該計(jì)劃中的CMC 設(shè)備僅具備PHY 層的功能，1個(gè) MAC 模塊可以對(duì)若干個(gè)CMC設(shè)備進(jìn)行控制，這樣一來便達(dá)到了降低成本的目的。

對(duì)于C-DOCSIS 系統(tǒng)架構(gòu)的變更，可以將C-DOCSIS控制、轉(zhuǎn)發(fā)分離作為突破口，如此便可以實(shí)現(xiàn)分布部署與集中控制，這一點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)SDN/NFV 的發(fā)展形勢(shì)相符。C-DOCSIS 的分布部署與集中控制，使網(wǎng)絡(luò)部署更加靈活，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率更高，并且賦予了兼容性的特點(diǎn)，可以同時(shí)兼容 HINOC 協(xié)議、C-HPAV 協(xié)議等PHY 層協(xié)議[3]。

3.2 DOCSIS 技術(shù)

CableLabs與SDN/NFV 技術(shù)相結(jié)合，可以構(gòu)成CCAP分布式架構(gòu)，其中CMA、CCAP Core、L2/L3 Aggregate 等，都是CMTS、xPON 軟件功能的體現(xiàn)，在通用平臺(tái)中都可以有效運(yùn)用，具體可以通過RPD、RMD以及Remote OLT等DOCSIS/xPON 轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

4 SDN/NFV技術(shù)在有線電視寬帶接入網(wǎng)的應(yīng)用

4.1 基于SDN/NFV搭建有線電視寬帶接入網(wǎng)架構(gòu)

應(yīng)用SDN/NFV技術(shù)搭建有線電視寬帶接入網(wǎng)的架構(gòu)，其中的SDN 控制器是網(wǎng)絡(luò)通過抽象處理方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一形式的開放架構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)模型，而上層業(yè)務(wù)/應(yīng)用按照業(yè)務(wù)的具體特點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置、業(yè)務(wù)發(fā)放的要求進(jìn)行描述。業(yè)務(wù)/應(yīng)用可以直接聯(lián)系終端，完成相關(guān)業(yè)務(wù)的高效配置，SDN控制器同時(shí)也可以由不同業(yè)務(wù)路由網(wǎng)元來配置。除此之外，有線電視寬帶接入網(wǎng)絡(luò)在搭建SDN/NFV 架構(gòu)時(shí)，必須要對(duì)相應(yīng)接入技術(shù)在有線電視接入網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行考慮，因?yàn)榧夹g(shù)整體來說比較復(fù)雜，所以針對(duì)不同的接入技術(shù)可以使用相應(yīng)的SDN/NFV 應(yīng)用模式，具體展開以下分析：

第一，有線電視存量雙向接入網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，主要是應(yīng)用PON+MoCA、PON+HomePlug AV、PON+WiFi降頻技術(shù)。將SDN/NFV 技術(shù)應(yīng)用在這一部分，接入網(wǎng)只可以利用網(wǎng)元管理系統(tǒng)的北向接口將網(wǎng)絡(luò)能力提供給SDN控制器，SDN對(duì)能力進(jìn)行抽象處理，由此一來便可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置、集中管理的目標(biāo)。因?yàn)榇媪烤W(wǎng)絡(luò)技術(shù)整體來說比較繁瑣，相關(guān)資源、功能虛擬化等實(shí)現(xiàn)起來有一定難度，更不用說統(tǒng)一配置和集中管控。用戶接入帶寬不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)在，超過100Mbps的寬帶產(chǎn)品數(shù)量越來越多，存量網(wǎng)絡(luò)以往所使用的EoC 技術(shù)已經(jīng)不符合高帶寬業(yè)務(wù)承載力規(guī)定，今后必然會(huì)全面淘汰。所以，SDN/NFV 接入網(wǎng)可結(jié)合實(shí)際狀況決定是否需要存量PON+EoC 網(wǎng)絡(luò)[4]。

第二，現(xiàn)如今有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及改造工作，主要是應(yīng)用有線電視網(wǎng)絡(luò)光纖到戶技術(shù)以及HINOC 2.0、C-DOCSIS 2.0 技術(shù)等，這些技術(shù)的承載能力極佳，并且可以向上層業(yè)務(wù)開放網(wǎng)絡(luò)能力，實(shí)際運(yùn)用的過程中要對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理/配置平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，以便為SDN技術(shù)的使用提供服務(wù)。

第三，今后有線電視寬帶接入網(wǎng)將會(huì)以 SDN/NFV 技術(shù)為主，無論是數(shù)據(jù)幀處理，還是業(yè)務(wù)流的處理工作，都會(huì)在NFVI中得到應(yīng)用，并且利用SDN 控制器與接入網(wǎng)相連接，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置和集中管控。

3.2 基于SDN/NFV搭建有線電視寬帶接入網(wǎng)

今后，NGB寬帶接入網(wǎng)絡(luò)必然會(huì)朝著SDN/NFV的方向不斷發(fā)展，為了盡快達(dá)到這一目標(biāo)，目前搭建寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的過程中，建議對(duì)以下為問題進(jìn)行考慮，從而夯實(shí)接入網(wǎng)基礎(chǔ)。

第一，提高開放架構(gòu)統(tǒng)一性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行抽象處理。SDN/NFV 架構(gòu)內(nèi)的應(yīng)用、相關(guān)服務(wù)會(huì)結(jié)合業(yè)務(wù)模型的描述進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)配置以及發(fā)放業(yè)務(wù)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)按照業(yè)務(wù)描述進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置的優(yōu)化，提高業(yè)務(wù)承載力。鑒于此，現(xiàn)如今有線電視寬帶接入網(wǎng)所使用的接入技術(shù)必須要具備統(tǒng)一性的開放架構(gòu)。在有線電視寬帶接入網(wǎng)搭建中，HINOC 2.0以及C-HPAV 2.0 已經(jīng)逐漸普及，這為有線寬帶接入網(wǎng)能力模型賦予了一致性，與SDN/NFV 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)模型抽象要求相符。FTTH 所使用的EPON/GPON 系統(tǒng)以及C-DOCSIS、HINOC 2.0技術(shù)等，則要按照既定要求進(jìn)行配置[5]。

第二，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維程序的統(tǒng)一處理。網(wǎng)絡(luò)逐漸朝著SDN/NFV的方向不斷發(fā)展，針對(duì)上層業(yè)務(wù)必須要完全公開，并且要按照業(yè)務(wù)承載能力進(jìn)行自動(dòng)化配置網(wǎng)絡(luò)，終端創(chuàng)新之后要具備零配置、自動(dòng)上線的功能。

第三，網(wǎng)絡(luò)管理一致性。業(yè)務(wù)編排配置終端結(jié)束后，SDN控制器需要自動(dòng)展開業(yè)務(wù)路由網(wǎng)元的配置。為了做到這一點(diǎn)，有線電視雙向接入網(wǎng)的搭建和創(chuàng)新必須要具備統(tǒng)一網(wǎng)管這一項(xiàng)功能。

結(jié)束語：

綜上所述，在有線電視寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的道路中，為了最大程序的滿足用戶要求，突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制，SDN/NFV技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。這對(duì)于今后互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，并且明確了發(fā)展方向，真正實(shí)現(xiàn)高效定位與修復(fù)故障，實(shí)現(xiàn)用戶終端優(yōu)化配置，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，也提升了經(jīng)濟(jì)效益。

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