为5G构建网络,MPLS需要做哪些改变?

5G具有独特的挑战,不仅能够提供移动电话和超宽带等服务,还能提供具有不同特性的新服务。这些服务包括低延迟机器通信,例如自动驾驶车辆和每平方公里可以看到一百多万个设备的物联网(IoT)。这需要对广域网进行重大更改,来满足不同应用所需的要求,如可靠性,可扩展性,低延迟和连接。

5G使分散式数据中心架构成为可能,例如多边缘计算或MEC。本文将重点介绍IP / MPLS(多协议标签交换)骨干网如何适应MEC以及使WAN服务与数据中心无缝连接所需的改变,包括实现这一目标所需的协议。但首先我们必须了解5G网络架构的基本原理。

如前所述,5G将引入比以往无线网络更多的元素和服务。5G服务旨在提供10 Gb / s峰值数据速率和大量设备连接,首要要求是经济高效地避免扩展瓶颈,这需要采用云原生原则,例如用户和控制平面(CUPS)的分离。云原生服务将需要端到端(E2E)流量工程,网络结构需要被设计为允许对每服务和每个租户同时进行粒度切片。完全虚拟化还需要动态设置和将网络功能(NF)自动连接到服务链中。为了确保该策略的目标与用户最终的QoE结果相符,,闭环反馈环路保证将能够对SLAs进行连续的监控和动态资源调整。

我们需要一个开放,可扩展和统一的网络架构,在电信云中无缝地统一这些世界,而不是孤立地看待WAN和数据中心网络。因此,必须虚拟化物理网络功能(PNF),这意味着可以把用户网络划分点从网络设备或网关上的物理接口转移到应用服务器上的虚拟网络接口。随着UNI转移到服务器或叶子交换机,服务数据路径将跨WAN扩展到数据中心基础设施,以满足确定性性能需求。

怎么做到这一点?无缝MPLS为实现这些功能是提供良好基础和起点。MPLS已有10年历史,它是一种成熟的协议。MPLS提供了端到端网络架构,实现了大规模网络域之间的无缝互通和第2/3层服务融合。但是,它不提供端到端流量工程,也不能实现VNF无缝互连到数据中心,也不支持传输网络切片或服务功能链接。

要实现这些功能,我们需要从无缝MPLS发展到满足更多功能的5G技术。改进后的无缝MPLS需要为电信云边缘和核心数据中心中的分布式网络文件系统(NFS)实现灵活,无缝地连接。统一的IP / MPLS广域网仍然至关重要,但它最终需要支持端到端拓扑感知和面向服务的流量工程,以确保服务等级协议(SLA)有效性。

应该支持许多关键协议:

以太网VPN(RFC 7432)是数据中心网络虚拟化的事实上的标准,它提供了虚拟网络服务VNFs之间的第2层(L2)或第3层(L3)虚拟专用网络连接。NF信息通过BGP控制平面的多协议扩展进行交换,这比传统的地址泛洪和学习策略更具可扩展性。EVPN还可以包括PNF,以支持包括网络本机或云本机功能的服务。

分片路由(SR)是一种高度可扩展的基于源路由的方法,它利用常规IGP路由协议(如OSPF,IS-IS和BGP)来分发拓扑信息,并且只需要SR头端路由器来保持转发状态信息。因此,SR支持动态流量工程(TE)和颗粒流应用转向具有各种宽松或严格的路由约束,包括带宽,延迟,路径多样性。

SR-TE策略定义源和目标节点之间的受约束的最短路径,通过该最短路径可以到达NF(例如,聚合路由器,架顶式交换机或叶子路由器)。SR-TE策略概念将转发控制和数据平面分离,这使得能够在各种底层数据路径技术(包括MPLS,UDP或IPv6)上实现抽象SR-TE策略。SR-TE还隐式支持多路径路由,允许在满足SR-TE路由策略的所有可用链路上对流量进行负载均衡。

总之,向云原生5G架构的演进会创造出一个更加开放,可扩展和统一的网络架构,从而可以统一电信云和数据中心。这意味着,数据中心和WAN之间没有人为障碍,也没有数据中心网关参与服务平面。消除网关能实现基于SR和SR-over-UDP的E2E流量工程,E2E BGP控制平面和数据平面中的E2E分片路由。

在推出完整的5G架构之前,我们还有很长的路要走,但这些变化是体现5G服务互操作性,兼容性和可扩展性的最佳实践。

原文发布于微信公众号 - SDNLAB(SDNLAB)

原文发表时间:2018-07-18

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