SD-WAN 與 uCPE:介紹

January 17, 2019 Brandon Lewis

隨著傳統企業廣域網路 (WAN) 在容量與距離的擴展,它們經常運用多載波網路,將應用程式與服務提供至區域辦公室和本地辦公室等分散的場所。這樣的跨網路交遞可能會對協調、管理和效能造成負面影響,同時也會提高 CAPEX 和 OPEX。

企業 WAN 越來越頻繁地必須支援如串流 HD 影片等需要大量頻寬的應用。同時也越來越常使用如網路電話 (VoIP) 和視訊會議等容易受延遲影響的服務。

為了因應這些趨勢,電信服務供應商 (CSP) 與企業正在轉向使用軟體定義廣域網路 (SD-WAN) 與通用客戶端設備 (uCPE)。這些新技術為彈性、效能和成本方面帶來顯著的進展,讓電信商與使用者都能受惠。

軟體定義 WAN 與動態連接通道

SD-WAN 技術最值得注意的技術成就,就是一個邏輯 SD-WAN 可以同時支援多種連線類型。這包括了混合式 Wi-Fi、LTE、DSL、乙太網路,以及其他高速通訊形式。

圖 1 所示,SD-WAN 經由中央控制器管理,運用虛擬化技術,與底層的硬體基礎架構加以分離。因此,SD-WAN 控制器可設定原則,將流量動態地路由至最高頻寬的連結、優先排序流量,並確保符合服務等級協議 (SLA)。

圖 1. 軟體定義廣域網路 (SD-WAN) 運用資料中心網路概念,最佳化企業流量管理與效能。(資料來源:CSSTECH

此外,SD-WAN 通訊的軟體為中心 (software-centric) 方法代表可將專用設備替換成一般用途的硬體。這樣的一般用途硬體可以來自多家廠商,而且部署、管理和擴充都更容易,因此相較於傳統的 WAN 架構,SD-WAN 可大幅降低整體成本。

uCPE 為企業通訊標準化 SD-WAN

在轉移至一般用途硬體後,亦可實現網路功能虛擬化 (NFV)。透過使用 NFV,可將用於會談邊界控制、負載平衡、網路位址轉換、防火牆、深度封包檢測 (DPI),以及 WAN 加速等服務的專門網路設備移轉至現成的平台,將這些服務以虛擬網路功能 (VNF) 的方式提供。

VNF 可在雲端或資料中心代管,並透過網路遠端提供。但在電信存取網路的邊緣本地代管它們時,有助於滿足許多企業要求的較高頻寬和較低延遲服務的需求。uCPE 是可在邊緣支援 VNF 的平台。

一般用途邊緣網路虛擬化

uCPE 定義了一系列現成的硬體與開放軟體技術,將資料中心雲端和虛擬化功能帶到電信存取網路。如圖 2 所示,這些平台必須:

  • 夠彈性,可在單一系統中支援多個第三方 VNF
  • 夠強大,能滿足網路效能需求
  • 夠小巧,以部署在小型分公司內

圖 2. 通用客戶端設備 (uCPE) 結合了現成的硬體與開放軟體架構,在電信存取網路中支援虛擬化功能。(資料來源:CLADIRECT

對企業來說,uCPE 代表現場需要較少但更多樣化的網路設備,能夠在本地提供高頻寬、低延遲的服務。對 CSP 來說,一般用途的 uCPE 平台仍可透過遠端管理與升級,進而最小化維護成本。

此外,由於 SD-WAN 控制器從底層基礎架構抽離,一般用途的 uCPE 硬體便可提供部署 SD-WAN 所需的一切資源。

標準化 uCPE 以確保可靠度並降低成本

uCPE 硬體的一般用途性質促使多家廠商致力於標準化。這會讓 uCPE 技術以盡可能最低的成本被快速部署與擴充。

Intel®、Supermicro、Advantech、Lanner,還有其他廠商都為 uCPE 參考設計開發了 Intel® Select 解決方案。這些設計以 Intel® Xeon® D 2100 系列處理器為基礎,提供一系列可擴充的解決方案,協助 CSP、電信設備製造商 (TEM)、網際網路服務供應商 (ISV),以及各家企業順利進行 uCPE 與 SD-WAN(圖 3)。

圖 3.  適用於 uCPE 的 Intel® Select 解決方案提供可擴充的平台參考設計,加速 SD-WAN 的採用。(資料來源:Intel® 公司

Intel Select 解決方案的硬體和軟體堆疊經過 Intel 驗證,可確保 uCPE 參考設計的穩健性。參考設計分為兩種,可為 CSP 與企業提供微調運算、儲存和網路資源的基準線,滿足小型辦公室或大型設施的需求:

  • 適用於 uCPE 的 Intel Select 解決方案基本組態 – 專為中小型企業所設計;最基礎的 uCPE 基本組態整合四核心 Intel Xeon D 處理器、Intel® QuickAssist Technology (Intel® QAT)、2 個 10 GbE 乙太網路連接埠、充足的儲存容量與記憶體,並支援兩台虛擬機器 (VM)。
  • 適用於 uCPE 的 Intel Select 解決方案加強組態 – 專為大型企業設施所設計,uCPE 加強組態採用 14 核心的 Intel Xeon D 處理器、Intel QAT、4 個 10 GbE 乙太網路連接埠,以及更多的記憶體與儲存容量。

Super Micro Computer, Inc.SuperServer 5019D-FN8TP 是最先推出的幾款適用於 uCPE 的 Select 解決方案之一,提供 8 核心、16 執行緒的 Intel Xeon D 處理器,內建 Intel QAT,並具有大量的 I/O,以供網路安全與邊緣運算等 SD-WAN 服務使用,全部濃縮在一個 1U 外型規格中。

雖然適用於 uCPE 的 Select 解決方案可以在購買後直接部署,但也能運用 Intel® Data Plane Development Kit (Intel® DPDK) 等工具,針對部署或特定 VNF 最佳化。圖 4 展示 Super Micro 如何運用 Intel DPDK 將 DPU 和 IPSec 服務部署在 SuperServer 5019D,並與 SD-WAN 整合。

圖 4. Intel® Data Plane Development Kit (Intel® DPDK) 搭配 Super Micro Computer SuperServer 5019D 等適用於 uCPE 的 Intel® Select 解決方案,可加速像是安全性這類的虛擬網路功能 (VNF) 的實作。(資料來源:Super Micro Computer, Inc。)

標準式解決方案為 SD-WAN 提供彈性並節省成本

隨著對網路頻寬與延遲的要求日益增加,加上隨之衍生的服務,運用現成硬體與開放軟體架構來智慧管理網路基礎架構的能力,已經成為企業的當務之急。有鑑於此,我們無法忽略 SD-WAN 在效能、彈性和節省成本方面的優點。

根據研究公司 IDC 在 2017 年 7 月提出的報告,採用 SD-WAN 會看到「驚人的成長」,到 2021 年的年複合成長率 (CAGR) 可望達到百分之 69.6。剛開始進行 SD-WAN 評估程序的 CSP 與企業已經稍微落後,但適用於 SD-WAN 的 uCPE 解決方案可快速彌補差距。

作者簡介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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