2019-10-15 17:23

跨DC的虚拟化核心网容灾体系研究

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摘 要:为了实现“弹性、伸缩、快速业务迁移”的网络特性,基于以下原则重新设计NFV系统:前端无状态、横向可扩展、单点失效不影响业务,分离业务处理单元和存储节点。跨DC的虚拟化核心网容灾体系可以利用现有技术,在不同的通信云之间近乎无损地迁移虚拟化网元。

关键词:虚拟化;核心网;跨DC;容灾体系;业务迁移

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.09.017

引言

近年来,基于自建云网络部署虚拟化电信核心网已经成为当前进行4G核心网以及后续5G核心网部署的必然选择。2015年2月中国移动提出了NovoNet计划作为其未来网络演进的基础,2015年9月中国联通提出了基于SDN、NFV和云技术的网络重构基础架构CubeNet2.0,2016年6月中国电信提出了CTNet2025,为未来10年网络重构制定了相关规划。各家电信运营商的网络重构计划都是基于NFV和云化网络。以CUBE-Net2.0例,其核心技术是SDN、NFV和Cloud,它以超宽网络和数据中心为载体,通过云化的服务平面,实现网络集约化运营,适用于多种应用服务场景。

从3GPP协议的发展来看,移动网络从Rel13的4G核心网,演进到Rel14的EPC转控分离,再到Rel15的5GNAS体系架构,最终演进到Rel16的5GSA体系架构,从Rel14转控分离开始,移动网络基本都是以通信云(DC)为基础,而目前可选的灾备方案中,池组化灾备已经成为大部分运营商及厂家的选择。以某厂家在通信云上的虚拟化移动分组网为例,采用了2套MME组成一个容灾池组,实现多DC间MME的主备容灾部署。

池组化容灾模式是在2个不同DC上分别部署MME网元,一个为主网元,另一个是备网元(冷备方式工作)。主备MME对周边网元发布高低优先级不同的相同业务路由,由于同一时刻只有发布高优先级路由的网元可以和周边网元互通,低优先级路由不会进入路由表,且主备MME业务逻辑地址相同,因此相对于周边网元主备MME整体呈现为一个逻辑网元。

2个DC间的MME通过协商确定各自的主备身份,并基于多通道(容灾控制通道、容灾业务通道)的检测结果进行故障仲裁,主网元故障后,路由收敛到备网元,业务在备网元上重新接入。

在虚拟机出现故障时,虽然上述容灾方案可以将用户业务倒换至冷备DC中的虚拟核心网网元上,但还是存在以下问题。

a)用户业务被中断后会不断尝试在冷备核心网网元中重新建立连接状态。

b)冷备DC中也需要建立一套虚拟化核心网网元,并保持对外连接,在计算资源、存储资源、链路资源、动力等方面存在一定的浪费。

c)在5G时代,随着网络切片技术的应用普及,同一个通信云内的VNF网元数量会增多,网络环境变得更加复杂,每个虚拟网元承载的业务量会减少,同时当前标准定义的eMBB、uRLLC、mIoT3类切片将承载在不同的虚拟网元上,与现有网络承载模式不同。如果保持现有的池组化容灾体系,会增加网络配置复杂度,降低管理效率。

在NFV架构下,如果计算节点同时存储用户的状态数据(即用户上下文信息),那么在删除计算节点之前需要将用户上下文信息(包含IMSI、APN、QoS、速率、PDP类型、PDP地址等)迁移到其他节点上,否则会造成业务损失;同时在新增计算节点时需要将用户上下文信息迁移过去,否则新增节点将不具备处理在线用户数据业务的功能。

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作者:韦国锐,陈立栋,于秋思,杨 晓   来源:邮电设计技术

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本评论 更新于:2024-3-28 22:50:14
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