完整解决方案 与业界软件开发伙伴和开源社区联手合作

vOLT 概念

介绍

本文旨在介绍vOLT(虚拟化光线路终端)白盒设备及其所针对的网络概念。光线路终端器用于FTTx服务下定义的GPON点对多点住宅服务。 vOLT未来会实现可以创建插入SDN / NFV云类型环境并在其中运行的OLT。

利用SDN网络的分解是驱动当前数据网络设计的常见设计。分解消除了对特定于提供商的网络软件的依赖,并将专有设备替换为使用开放标准构建的通用硬件盒子。对于使用GPON网络的光网络驻地设备,现在在正在进行的测试部署中实现了称为虚拟光线路终端(vOLT)的概念。在光网络中使用vOLT意味着网络设计人员可以采用任何制造商所谓的“白盒”OLT产品,其尺寸为1RU“披萨盒”,现成并将其无缝插入其网络中。一旦安装在网络中,就可以利用开放式网络基金会(ONF)下的多个项目开发的开放式SDN软件平台来集成vOLT。

与传统OLT解决方案相比,为什么要实施vOLT?答案在于对数据中心的一般重新思考,这些数据中心以前和目前由多个不同的设备供应商和设备类型(通常是繁琐的插板卡机箱PON系统)组成。这使员工的培训和职责变得复杂,并且每当增加新的容量或功能时,都会增加资本支出。更糟是,基于每个设备完成的网络的大量配置,模糊了网络清晰度并增加了运营成本。传统网络在升级、扩展和服务增加方面也极其僵硬和无弹性,可能需要数周,数月甚至数年才能完成。实现分解的GPON网络意味着光网络操作员可以在几分钟甚至几秒内实现扩展。

R-CORD

如前所述,vOLT是白盒设备,因此它们需要一个软件框架来根据用户流量要求和运营商规范来转发数据平面上的流量。最近的一项突出创新被定义为R-CORD或住宅中心办公室“重新设计”数据中心。这个显眼的词是“重新设计的”。这意味着从过去的多样化、专有、不灵活且专用的架构(大型卡车交付的多机箱)完全转变为商品服务器和通过Leaf和Spine白盒交换机组成的交换矩阵的混合体。在这些设备上,人们可以找到SDN和NFV(网络功能虚拟化)的组合技术,提供灵活的统一电信机房。 R-CORD是这个想法的一个定义,也是一个正在运行的开放软件框架,目前正在由多个运营商进行试验。由于白盒设备被定义为终止光分配链路并因此聚合用户连接,因此vOLT属于R-CORD。此外,CORD将通常分散在电信中心机房的多个机箱管理卡中的管理功能替换为通用服务器。服务器的功能分为ONOS平台和XOS平台。 ONOS或开放式网络操作系统为SDN提供开放式平台,可为运营商提供vOLT设备所需的高可用性,模块化和抽象层,从而大大降低运营成本。

为了提供灵活的用户服务,还规定了另一个开放平台XOS;简而言之就是“一切为服务”或X操作系统。 XOS是NFV服务的协调者,既是用户必需品又是增值的。运营商可以灵活地使用XOS平台来配置其R-CORD办公室的NFV组件。



使用XOS NFV服务器为运营商提供了一种方法,可以立即从R-CORD云中的商用服务器提供其远程光学用户的基本服务和可选的增强服务。 通过这种方式,XOS允许运营商扩展容量并快速,廉价地添加新服务,轻松满足需求和技术变化。

VOLTHA

与CORD开发和开放网络基金会相关的一个重要项目是VOLTHA。这是硬件抽象(HA)元素框架,通过其管理接口提供对vOLT的控制和供应访问。 VOLTHA通过从ON​​OS和XOS虚拟化vOLT中的PON硬件来管理此访问。来自运营商和供应商的开放系统开发人员可以使用VOLTHA从他们自己的SDM系统访问vOLT作为虚拟化网络设备,如CORD和ONF中所定义。 vOLT本质上是PON型设备,因此由供应商PON组件组成,即与ONU和分路器的光学线路接口的ASIC和端口。 VOLTHA提供底层硬件与PON网络控制系统的隔离。在VOLTHA 南向接口,它与供应商协议进行通信。第一个vOLT白盒设备ASXvOLT16(来自Edgecore)就是这种情况,它使用Broadcom的MAC和交换芯片。在ASXvOLT16上,VOLTHA层的北向接口通过以SDN和NFV控制器层可以与之网格化的API形式呈现硬件抽象,提供对其Broadcom芯片的控制访问。

vOLT架构

到目前为止,只讨论了GPON,但是已经定义了vOLT的一般解决方案来支持10 Gb/s PON服务。随着网络速度不断提高,这与满足带宽需求是一致的。 vOLT的基础设计定义了底层的Open Network Linux(ONL)平台。无源光网络(PON)系统,其下行和上行标称线路速率为10 Gb/s,支持ITU定义的XGS-PON或NG-PON协议套件。因此,vOLT的设计配备了XFP(支持10G SFP收发器)端口,为PON终端设备提供聚合。还规定了支持40 或 100 Gb/s 的 QSFP28 收发器的上行出口端口。



如前所述,支持R-CORD的XGS-PON vOLT是Edgecore ASXvOLT16。其数据平面流程使用Broadcom的StrataDNX™交换芯片和多个Broadcom专有ASIC实现,这些ASIC包括入站 MAC芯片(Maple)和出站 MAC 芯片(QUMRAN)。这些芯片使用供应商的BAL API(Broadcom应用层)通过Broadcom驱动程序进行管理。最终,用户流量数据流的配置和控制来自ONOS SDN控制器,借助于抽象底层BAL API的VOLTHA层。

对于集成、测试和故障排除,专有BAL层为vOLT提供本地CLI接口。使用在R-CORD结构内运行XOS的商用服务器为每个PON订户实例化订户服务。订户可以使用裸机CPE设备,因此可以从虚拟容器内的实例化管理其基本功能,例如DHCP和NAT。这些虚拟容器存在于定义为vSG或虚拟订户网关的中央办公室服务器上。控制和订户服务从vOLT卸载,从而产生商品类型的服务器设备,可以轻松地从网络中添加或减少。

vOLT关键要点

下面是在R-CORD和VOLTHA框架中使用vOLT可以实现的一些关键要点或好处的汇总表:
  • 固定无线互联网接入。 5G mmWave的千兆数据速率可以完全取代许多互联网接入技术,混合光纤和无线网络连接用户家庭。虽然不是真正的移动系统,但它可以为提供此类固定无线接入的现有Wi-Fi系统提供替代选项。
  • 户外城市/郊区小基站。 5G mmWave的预期部署方案是在高需求的公共场所和场地中提供增加的容量。小基站覆盖半径约为100米,小型5G mmWave接入点可放置在电线杆或建筑物上,以提供所需的覆盖范围。
  • 任务关键型控制应用。自动驾驶车辆,车辆到车辆通信,无人机通信以及其他对延迟敏感的高可靠性应用程序为5G mmWave提供了另一种可能的部署方案,预计网络延迟小于1毫秒。
  • 室内热点基站。购物中心,办公室和其他室内区域需要高密度的5G mmWave微基站。这些小型单元可能支持高达20 Gbps的下载速度,提供对云数据的无缝访问,支持多种应用程序以及各种形式的娱乐和多媒体。
  • 物联网。用于数据收集,控制和分析的对象,传感器,设备和其他设备的一般连接。可能涵盖智能家居应用,安全,能源管理,物流和跟踪,医疗保健以及众多其他工业运营。
 
  传统PON 带VOLTHA的vOLT CORD优势
编排(XOS)(例如增加或减少的服务) 与OSS / BSS的专有连接 开放式编排 灵活,即时地创建虚拟服务。 通过网络的“云化”使用虚拟化方法可以保持需求和技术的改进(服务,用户设备(CPE)和OLT都在控制器层之上进行虚拟化。)
管理平台(专有 vs. 开放) 专有管理软件 开放式控制软件(ONOS) 以数据流为中心的网络视图 - 可以通过鸟瞰图控制数据流以获得最佳流量。在整个网络中使用相同的控制平台减少OPEX  - 多个不同专有控制平台的日子已经结束。
硬件适配器(专有 vs. 开放) 非端到端专有软件 开放式通用的vOLTHA 任何底层的vOLT硬件都可以与vOLTHA一起使用 - 将其视为与即插即用环境类似。
硬件(专有机箱 vs. 开放商也1 RU刀片) 专有的单一供应商硬件 开放 - 任何供应商硬件 当硬件供应商生产通过openFlow控制的通用PON设备时,硬件成为通用商品 - 降低资本支出。


结论

最新消息表明AT&Ts(vOLT背后的主导力量)使用R-CORD和VOLTHA的vOLT试验已成功完成。 早期阶段的成本已经显示出与传统GPON系统平等,并且未来会不断下降。 第一个VOLTHA标准由AT&T正式发布,ONF的ONOS,XOS和ONP软件可供任何运营商随时访问。 尽管范式转换具有巨大的初始复杂性,但运营商数据办公室架构的“云化”仍在全面展开。 Edgecore的ASXvOLT16是一个非常富有成效的首次推出的vOLT。 它可能是经过网络验证的白盒vOLT设备,它将成为未来所有开发的原型。