運用 NFV 達成電信業等級的運作時間

March 14, 2017

Patrick Mannion

在資料中心領域中已成為顯學的網路功能虛擬化 (NFV) 終於引進電信網路。不過，眼前有一個主要障礙。電信業等級的 NFV 必須在網路邊緣將電信及資料中心功能整合於一體內，同時要能提供電信業等級的運作時間。

對資料中心 NFV 設備的供應商而言，這代表必須大幅提升功能 (圖 1)。首先，可用性需求從原先的 99.9%，躍升為最低 99.999%。

圖 1. 電信業等級的網路要求比企業 IT 及資料中心更加嚴格。 (資料來源：Wind River)

如果要符合這些更加嚴格的需求，就必須重新思考底層硬體的條件。設備供應商僅可將基於標準的資料中心設備當成起點。若要滿足電信營運商的需求，設備供應商必須運用額外的硬體及軟體功能來加強原有的設計。

走向 NFV

NFV 發展的關鍵動力，就是為了要打破功能與硬體之間的相依性。「電信業者不再需要依靠單一供應商才能購得硬體/軟體套組，」Lanner 的 Global Business Development Director for Telecom Appliances (電信設備全球業務發展總監) Sven Freudenfeld 說道。取而代之的是電信業者開始尋求可以執行各種軟體的通用型硬體。「這是完全不同的模式，」他說。

這種新的模式，讓服務供應商擁有更大的自由度，同時也能降低底層硬體的成本。但是，由於營運商需針對行動網路在邊緣結合電信中央機房 (CO) 與資料中心服務，所以硬體的需求也開始有所不同。

行動邊緣運算硬體與軟體，仍舊需要支援現有電信基礎架構中的關鍵任務功能 (如 E911 通話)，因此必須能夠達成 99.999% 的運作時間。這代表每個月的網路停機時間不可多於 25.9 秒，相較之下每個月的資料中心停機時間則不可多於 43.8 分鐘。

為了達成如此高標準的需求，電信業者及服務供應商採用了混合式方法。他們希望能夠找到擁有電信業等級效能，又有資料中心硬體的靈活性與可擴充性的設備。

5G 推動網路效能

Freudenfeld 認為，5G 是電信業走向 NFV 以及形成電信與資料中心功能整合需求的關鍵動力。甚至在有明確定義之前，5G 就已拓展了網路靈活性與可擴充性。 5G 不僅代表邊緣有更多資訊，更代表能以極為不同的應用方式提供更多樣化的資料類型，像是串流高解析度的影片、汽車產業應用乃至於物聯網。

「不同類型的應用有不同類型的需求，當你需要連結更多裝置時，就會需要更大的頻寬。」Freudenfeld 強調。影片串流之類的應用並不是至關重要的，但有些應用則具有關鍵的重要性。「如果我需要監控某個病人的心跳，但網路卻中斷了 10 分鐘，那他可能會因此而過世：所以，我們的網路必須擁有高度可用性。」

獲得電信業等級的效能，同時擁有安全性及成本效益

電信業等級的設備，基本上就等同於是符合 ETSI 要求的設備。這些要求包括 50 毫秒的 IP 封包容錯移轉、自動重新啟動能力、可使用熱抽換與備援電源供應器，以及 NEBS 合規的機箱。

NEBS 是電信設備安全、空間與環境設計的產業標準指南。目前由 Telcordia 管理，這套指南涵蓋了對於震動、容錯移轉、氣流模式、聲學限制、RF 射線、ESD 與表面處理的要求。

管理功能也非常重要。「因為邊緣運算通常位於遠端站台，所以你必須能夠完整掌控整個平台，」Freudenfeld 說，「不管是小型警報、關鍵警報、事件鎖定，或是需要重新開機，你都必須清楚知道現在所發生的一切。」

Freudenfeld 指出，Lanner 的 HTCA-6200 平台是專為了電信商認證所設計 (圖 2)。這代表該平台導入了 ATCA 標準的元素，如擁有 100 GbE 功能的後端，同時移除了 ATCA 的 350 W/blade 電源限制。「我們稍微超出了預算，但機箱是由 Lanner 打造，而不是第三方，所以這部分還在我們的掌握之中。」Freudenfeld 解釋。

圖 2. HTCA-6200 設備採用模組化方法。
(資料來源：Lanner Electronics Inc.)

此種控制與最佳化的能力，就是逐漸捨棄 ATCA 規格的主要原因之一。就 Lanner 的狀況來說，這能推動他們開發其 ATCA 基礎的 HybridTCA (HTCA) 平台。

HTCSA 使用密集的模組化設計，將控制層與資料層整合至單一設備中，吞吐量可高達 400 或 640 Gbits/s。模組化方法讓 Lanner 可以將解決方案從 1U 擴充至現今所需的 2U，甚至在未來可以擴充為 6U 設計。

這讓系統能夠提供更豐富，更有彈性的效能。舉例來說，HTCA-6200 搭載了四個 Intel Xeon 處理器 E5-2690 CPU，並且擁有 Intel C612 晶片組、雙 I/O 刀鋒及 16 個 DDR4 R-DIMM 插槽支援。

該系統也是為了電信用途所打造。 Freudenfeld 指出，上述範例中的 HTCA-6200，即擁有雙交流電 1200-W N+1 供應器及數位電源控制的 PMBus 支援。

開放網路平台

Freudenfeld 指出，Lanner 將通常分佈於分開的伺服器及交換器上的 Intel® 開放網路平台 (ONP) 整合進單一系統中，這也顯示了其密度與所能減少的使用空間。「我們把交換功能、運算功能及管理功能，全部整合至同一個平台內，」他說。

Intel® ONP 是一伺服器參考架構，針對 NFV 及 SDN 整合了所有重要的硬體與開放軟體 (圖 3)。其基礎為標準高容量伺服器及 Intel ONP 開放原始碼軟體堆疊。關鍵組成要素包含 OpenStack Liberty、OpenDaylight Beryllium 以及 Open vSwitch 2.5。

圖 3. Intel ONP 針對 NFV 及 SDN 整合了所有重要的硬體與軟體。 (資料來源：Intel Corp。)

Lanner 以 Wind River Titanium Server 建構其 Linux 版本。此電信等級平台可提供電信等級的可靠性、效能及安全性。
在 Titanium Server 之外，Lanner 採用 Trend Micro 的 Virtual Network Function Suite (虛擬網路功能套件)。

Trend Micro 的 DPI 套件可在單一掃描中同時檢查網路封包及執行選擇的功能，如入侵防禦、應用程式控制或 URL 篩選。