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摘 要

隨著寬帶網絡的迅猛提速、網絡業務的綜合承載需求和大數據時代的到來，目前城域網的網絡架構面臨著巨大的挑戰，其中二層匯聚層中的傳統匯聚交換機因為端口密度低且無法提供大量高速接口，造成匯聚交換機性能弱;設備鏈路和端口利用率低且配置復雜低效，造成網絡建設成本大且可靠性差;由于匯聚層設備眾多、分散且維護困難，造成運維繁瑣、復雜，并且運維成本高。

為了解決二層網絡出現的上述問題，研究城域網引入虛擬交換機的可能性及部署方案，本文首先重點介紹了虛擬交換機及部署方式，多虛一技術和一虛多技術兩種虛擬技術在網絡中的應用，然后論述了虛擬交換機在現網中的實驗和數據統計分析，最后給出了虛擬交換機在城域網中的部署方案建議。虛擬交換技術的引入不僅能夠大幅降低故障率，減輕運維的壓力，提高鏈路和端口的利用率，降低總體投資成本，而且還能夠為后期城域網的大規模提速打下堅實的網絡基礎。

關鍵詞：虛擬交換機，多虛一技術，一虛多技術

目 錄

1、 城域網現網匯聚層存在問題

2、 虛擬交換機引入技術

2.1 虛擬交換機介紹

2.2 虛擬交換機部署方式

2.3 虛擬技術應用場景投資分析

2.3.1 多虛一技術應用場景投資分析

2.3.2 一虛多技術場景分析

2.4 虛擬技術小結

3、 虛擬交換機現網驗證測試

3.1 全網測試環境搭建

3.2 虛擬交換機測試結果匯總表

4、 城域網虛擬機部署方案建議

4.1 引入虛擬機場景

4.2 引入“虛擬匯聚層”

4.3 接入匯聚層規劃

4.4 虛擬化技術的應用

5、 城域網引入虛擬交換機試點總結

6、 附錄：虛擬交換機業界產品介紹

6.1 設備介紹

6.2 性能匯總

1、 城域網現網匯聚層存在問題

IP城域網目前的網絡架構包括完成高速轉發城域網的各類進出流量核心路由層、用于各類業務的終結的業務控制層(包括MSE、BRAS、SR等設備)、用于各類接入業務的匯聚及透傳的二層匯聚層(包括一二級匯聚交換機)，具體網絡架構如下圖所示。

　　圖1：城域網架構示意圖

在目前電信運營商城域網的網絡架構中，寬帶提速、業務綜合承載給城域網造成了一定壓力，特別是二層網絡普遍存在設備槽位緊張、二層匯聚設備暫無設備級的保護能力，運維壓力大等問題，主要存在以下三個方面：

(1) 匯聚交換機性能弱

隨著大數據的到來和接入帶寬規模提速，OLT上行鏈路逐步采用2條或N條10GE鏈路，而傳統的匯聚交換機在絕大部分節點為單點匯聚，因10GE端口密度低且現有部分設備已無擴展槽位，已無法提供大量的線速10GE接口，無法滿足網絡的發展要求。

(2) 可靠性差，鏈路和端口利用率低

控制層SR/BRAS以下的大二層網絡中存在的二層網絡環路問題，一直以來都未能有很好解決方案。鏈路和設備之間無法相互熱備份，只能通過復雜、低效的手工方式切換，設備和鏈路利用率低，單點故障較多，因此存在網絡可靠性和業務保護能力差、網絡建設成本大等一系列問題。

(3) 運維繁瑣復雜

匯聚層設備數量較多(單POP十幾臺)，設備容量較小，布放位置分散，設備利用率低，維護比較困難，投資大;因此組網結構復雜，運維繁瑣、復雜，并且運維成本高，此種架構已不能適應網絡新業務的發展，需要基于本地光纖資源的情況考慮二層進一步扁平化和優化。

2、 虛擬交換機引入技術

2.1 虛擬交換機介紹

為了解決城域網中二層網絡出現的問題，需要在匯聚層引入虛擬交換機技術，更好的內置大量的虛擬網絡端口，以及提供速度更快的聯機接口，通過虛擬化技術，在城域內減少網元數量、簡化L2組網、實現二層匯聚設備的設備級的保護。虛擬化技術在城域二層網絡中引入可以較好解決目前二層網絡設備的局限性，也能提升二層網絡業務的安全性。

　　圖2：城域網虛擬交換機架構示意圖

虛擬化技術首次在電信運營商城域二層范圍內進行了應用，用數據中心的思維對城域網進行優化，適應電信業務的云化、網絡資源的池化的趨勢，在城域網中部署虛擬交換機有以下特點。

n 高性能

隨著網絡技術的快速發展，交換機的性能也將會得到極大的提高，基于100G平臺和400G平臺架構的新一代核心交換機，支持高密10GE和100GE接口;單槽位支持16-48口10GE線速，4口100GE接口。

n 簡化運維

在網絡中部署虛擬交換機后，網絡架構更簡單清晰，虛擬化技術實現網絡設備橫向整合，極大減少設備的配置管理工作。多臺設備虛擬為1臺交換機，大大簡化了網絡設備的配置，減少了網絡管理設備數量。

n 節省成本

虛擬交換機部署后，控制層中BRAS和SR 10GE接口均以捆綁方式運行，鏈路利用率也大大提高;大幅節省了BRAS和SR 10GE接口的成本。

n 穩定性高

網絡穩定性和可靠性高，HJSW或OLT的任何一根光纖故障，業務將不受影響;虛擬交換機與BRAS之間任何一根光纖故障業務也不受影響。無論鏈路還是設備發生故障，都會自動切換，且切換時間為毫秒級。

2.2 虛擬交換機部署方式

在二層網絡引入虛擬化技術解決了以上現網存在的問題，目前有2種實現方式：

將現網傳統匯聚交換機進行升級，實現堆疊功能;

部署虛擬交換機。

兩種實現方式從功能及性能上對比如下表所示：

從上表可見虛擬交換機從功能上和性能上均優于傳統匯聚交換機。所以在解決城域網現網二層設備的端口擴展以及業務保護問題時，優先考慮引入虛擬交換機。

2.3虛擬技術應用場景投資分析

2.3.1 多虛一技術應用場景投資分析

現階段一級匯聚交換機仍匯聚了大量的GE端口，考慮到虛擬交換機單槽位的容量有限，現階段引入虛擬交換機的網絡架構如下圖所示，在一定時期內一級匯聚交換機仍會保留。

　　圖3：現階段虛擬交換機在網絡中的架構

該網絡架構下的成本分析如下：

考慮到一級匯聚交換機的端口在虛擬交換機引入前后不發生變化，因此成本分析僅對虛擬交換機的端口以及MSE設備上的端口進行比較。成本分析采用單端口造價成本比較以及設備實際配置成本比較2種方式。通常，設備實際配置的成本高于單端口造價成本，因為設備實際配置會有一定的冗余，且設備配置初期板卡的端口利用率較低。

說明：以下設備價格參考設備集采價，虛擬交換機以某廠商的設備價格作為參考，業務控制層設備(MSE)以某廠商作為價格參考。

n 中小型POP點

場景一：當該節點流量達到64G，虛擬交換機上聯配置帶寬80G，一級匯聚交換機上聯帶寬配置140G，這種場景下引入虛擬交換機的收斂比為43%。

單端口造價成本比較如下表所示：

總成本估算(萬元) 53.2 53.45成本細項單端口造價(萬元)傳統交換機接入方式虛擬交換機引入方式

板卡配置成本估算比較如下表所示：