摘要
跟着宽带网络的迅猛提速、网络事务的归纳承载需求和大数据年代的到来，现在城域网的网络架构面临着巨大的应战，其间二层会聚层中的传统会聚交流机由于端口密度低且无法供给很多高速接口，构成会聚交流机功用弱;设备链路和端口利用率低且装备杂乱低效，构成网络建造本钱大且可靠性差;由于会聚层设备很多、涣散且维护困难，构成运维繁琐、杂乱，而且运维本钱高。
为了处理二层网络呈现的上述问题，研讨城域网引进虚拟交流机的可能性及布置计划，本文首要要点介绍了虚拟交流机及布置方法，多虚一技能和一虚多技能两种虚拟技能在网络中的使用，然后论说了虚拟交流机在现网中的试验和数据统计剖析，最终给出了虚拟交流机在城域网中的布置计划主张。虚拟交流技能的引进不只能够大幅下降毛病率，减轻运维的压力，进步链路和端口的利用率，下降整体出资本钱，而且还能够为后期城域网的大规划提速打下坚实的网络根底。
1、城域网现网会聚层存在问题
IP城域网现在的网络架构包含完结高速转发城域网的各类进出流量中心路由层、用于各类事务的完结的事务操控层(包含MSE、BRAS、SR等设备)、用于各类接入事务的会聚及透传的二层会聚层(包含一二级会聚交流机)，详细网络架构如下图所示。
图1：城域网架构示意图
在现在电信运营商城域网的网络架构中，宽带提速、事务归纳承载给城域网构成了必定压力，特别是二层网络普遍存在设备槽位严峻、二层会聚设备暂无设备级的维护才能，运维压力大等问题，首要存在以下三个方面：
(1)会聚交流机功用弱
跟着大数据的到来和接入带宽规划提速，OLT上行链路逐渐选用2条或N条10GE链路，而传统的会聚交流机在绝大部分节点为单点会聚，因10GE端口密度低且现有部分设备已无扩展槽位，已无法供给很多的线速10GE接口，无法满意网络的开展要求。
(2)可靠性差，链路和端口利用率低
操控层SR/BRAS以下的大二层网络中存在的二层网络环路问题，一直以来都未能有很好处理计划。链路和设备之间无法彼此热备份，只能经过杂乱、低效的手艺方法切换，设备和链路利用率低，单点毛病较多，因而存在网络可靠性和事务维护才能差、网络建造本钱大等一系列问题。
(3)运维繁琐杂乱
会聚层设备数量较多(单POP十几台)，设备容量较小，布放方位涣散，设备利用率低，维护比较困难，出资大;因而组网结构杂乱，运维繁琐、杂乱，而且运维本钱高，此种架构已不能习惯网络新事务的开展，需求依据本地光纤资源的状况考虑二层进一步扁平化和优化。
2、虚拟交流机引进技能
2.1虚拟交流机介绍
为了处理城域网中二层网络呈现的问题，需求在会聚层引进虚拟交流机技能，更好的内置很多的虚拟网络端口，以及供给速度更快的联机接口，经过虚拟化技能，在城域内削减网元数量、简化L2组网、完结二层会聚设备的设备级的维护。虚拟化技能在城域二层网络中引进能够较好处理现在二层网络设备的局限性，也能进步二层网络事务的安全性。
图2：城域网虚拟交流机架构示意图
虚拟化技能初次在电信运营商城域二层范围内进行了使用，用数据中心的思想对城域网进行优化，习惯电信事务的云化、网络资源的池化的趋势，在城域网中布置虚拟交流机有以下特色。
高功用
跟着网络技能的快速开展，交流机的功用也将会得到极大的进步，依据100G渠道和400G渠道架构的新一代中心交流机，支撑高密10GE和100GE接口;单槽位支撑16-48口10GE线速，4口100GE接口。
简化运维
在网络中布置虚拟交流机后，网络架构更简略明晰，虚拟化技能完结网络设备横向整合，极大削减设备的装备办理工作。多台设备虚拟为1台交流机，大大简化了网络设备的装备，削减了网络办理设备数量。
节约本钱
虚拟交流机布置后，操控层中BRAS和SR 10GE接口均以绑缚方法运转，链路利用率也大大进步;大幅节约了BRAS和SR 10GE接口的本钱。
安稳性高
网络安稳性和可靠性高，HJSW或OLT的任何一根光纤毛病，事务将不受影响;虚拟交流机与BRAS之间任何一根光纤毛病事务也不受影响。不管链路仍是设备产生毛病，都会主动切换，且切换时刻为毫秒级。
2.2虚拟交流机布置方法
在二层网络引进虚拟化技能处理了以上现网存在的问题，现在有2种完结方法：
将现网传统会聚交流机进行晋级，完结堆叠功用;
布置虚拟交流机。
两种完结方法从功用及功用上比照如下表所示：
从上表可见虚拟交流机从功用上和功用上均优于传统会聚交流机。所以在处理城域网现网二层设备的端口扩展以及事务维护问题时，优先考虑引进虚拟交流机。
2.3虚拟技能使用场景出资剖析
2.3.1多虚一技能使用场景出资剖析
现阶段一级会聚交流机仍会聚了很多的GE端口，考虑到虚拟交流机单槽位的容量有限，现阶段引进虚拟交流机的网络架构如下图所示，在必守时期内一级会聚交流机仍会保存。
图3：现阶段虚拟交流机在网络中的架构
该网络架构下的本钱剖析如下：
考虑到一级会聚交流机的端口在虚拟交流机引进前后不产生改变，因而本钱剖析仅对虚拟交流机的端口以及MSE设备上的端口进行比较。本钱剖析选用单端口造价本钱比较以及设备实践装备本钱比较2种方法。一般，设备实践装备的本钱高于单端口造价本钱，由于设备实践装备会有必定的冗余，且设备装备初期板卡的端口利用率较低。
阐明：以下设备价格参阅设备集采价，虚拟交流机以某厂商的设备价格作为参阅，事务操控层设备(MSE)以某厂商作为价格参阅。
n中小型POP点
场景一：当该节点流量到达64G，虚拟交流机上联装备带宽80G，一级会聚交流机上联带宽装备140G，这种场景下引进虚拟交流机的收敛比为43%.
单端口造价本钱比较如下表所示：
总本钱预算(万元) 53.2 53.45本钱细项单端口造价(万元)传统交流机接入方法虚拟交流机引进方法
板卡装备本钱预算比较如下表所示：
可见引进虚拟交流机的单端口造价本钱与传统二层接入本钱根本共同，仅仅引进初期总的装备本钱略高于传统二层接入方法的本钱。
大型POP点
场景二：当该节点流量到达96G，虚拟交流机上联装备带宽120G，一级会聚交流机上联带宽装备200G，这种场景下引进虚拟交流机的收敛比为40%.单端口造价本钱比较如下表所示：
板卡装备本钱预算比较如下表所示：
可见这种场景下引进虚拟交流机2种本钱比较方法下根本与传统二层接入方法的本钱共同。
引进虚拟交流机场景主张
经过以上剖析可知，虚拟交流机适用于万兆链路比较多，且收敛比较大的节点，即：掩盖大众用户数8万(单用户均匀流量1M)、专线用户数1500(单用户均匀流量2M)、IPTV浸透率20%，即该节点总流量64G以上，且引进虚拟交流机后收敛比大于45%的节点，新增虚拟交流机本钱低于传一致级会聚交流机万兆链路直挂BRAS.
未来跟着接入流量的快速增加，很多的OLT设备将以万兆链路上联，传统交流机将无法满意很多的OLT设备万兆链路上联需求，然后逐渐下线，未来的网络结构将如下图所示。
图4：未来虚拟交流机在网络中的架构
该场景下假如虚拟交流机对接入链路不再有收敛作用，则虚拟交流机不再有存在含义，但是假如未来虚拟交流机上联MSE选用40G或是100G更高带宽进行收敛，则虚拟交流机将在必守时期内存在于城域网内。
城域网引进虚拟交流机优势及危险剖析定论
1.虚拟交流机的引进在必定程度上能进步现有二层会聚设备功用及进步现有二层网络的可靠性，简化二层网络装备及办理。
2.小规划POP建造初期无本钱优势
归纳上述模型本钱剖析可知，现阶段并不是一切节点均合适引进虚拟交流机，万兆接入端口过少或收敛比偏低节点的引进本钱均高于传统交流机上联方法。
3. OTN是未来城域二层另一种流量会聚功用的技能挑选
本地城域接入层OTN引进之后，本地传输网能够承当部分流量会聚和穿插的功用。跟着OTN会聚技能的逐渐老练，一旦具有流量会聚功用后，会聚交流机存在含义也将愈加不明显。
4.流量增加后会构成虚拟交流机的背靠背出资
当用户带宽流量增加后，虚拟交流机的流量收敛作用削弱，会构成背靠背出资，仅起到进步节点可靠性、削减运维杂乱度的作用。
总结：结合以上虚拟交流机的引进优势及危险剖析，主张现阶段仅在的确有新增交流机需求阶段，且掩盖用户数8万、单用户均匀流量1M、节点总流量64G、引进虚拟交流机后收敛比大于45%的节点引进，后期需依据用户及流量增加、以及城域网设备开展的实践状况进行剖析。
2.3.2一虚多技能场景剖析
使用需求
跟着使用的整合需求越来越激烈，越来越多的用户期望能够经过整合或许同享物理财物的方法来进步资源利用率，数据中心物理资源的池化不只能够进步50%～60%的利用率，而且但是完结对资源的快速布置和重布置，一起还能够削减物理设备、电缆，空间、电力、制冷等方面的需求，能够满意飞速改变的事务开展需求。
企业也随之面临很多体系利用率缺乏的问题，不同的体系运转在独占的硬件资源中，功率低下而数据中心的能耗、空间问题逐渐突显出来。需求让网络资源完结“同享”，让网络资源在会集后完结再分配，处理体系利用率缺乏的问题。
一虚多技能介绍
1：N虚拟化能够完结将一台物理网络设备经过软件虚拟化成多台逻辑网络设备，在软件大将网络设备操作体系的数据平面、操控平面、办理平面进行了彻底的虚拟化，各用户进程在每个逻辑虚拟交流机上独立发动运转，各个虚拟交流机共用一个操作体系内核。在硬件上，将网络设备的硬件资源进行了虚拟化，不只能够将板卡、端口等硬件资源划分到独立的逻辑设备，而且可装备每个逻辑设备的CPU权重、内存、存储空间等资源。
以H3C的MDC技能为例：
图5：H3C的MDC技能
引进场景主张
现阶段，以下场景能够考虑引进虚拟交流机1：N虚拟化技能：
1)现阶段有新增交流机的需求;
2)机房空间电源条件缺乏;
3)大型POP点内，存在多domain交融。
2.4虚拟技能小结
网络需求虚拟交流机1：N虚拟化技能，是虚拟交流机N：1虚拟化技能，仍是两者的结合，是否大规划引进，需求依据流量增加、设备开展的实践状况、网络实践状况和网络详细需求进行剖析。
将虚拟化技能从DC使用扩展至城域网，其所具有的高速转发才能、高可靠性、大容量端口和进步运维功率等优势，能为城域网处理宽带提速、多事务归纳承载构成的设备功用及端口的缺乏等许多问题，对IP城域网建造起到了活跃的推进作用。
3、虚拟交流机现网验证测验
电信运营商城域网固网宽带用户开展迅速，现有会聚层交流机负荷严峻，已不能满意日益增加的事务需求。为了网络事务的持续开展，有必要在城域网中引进功用及接入才能更强的虚拟交流机。虚拟交流机的另一个长处是大幅度进步了网络的健壮性、安全性，相对阻隔的物理机框，能更好的保证设备及板卡间的冗余。本计划针对各厂商虚拟交流机进行测验以挑选满意事务要求的设备。
本测验计划能够依据后期的测验条件以及工程发展状况而逐渐完善、调整，以到达最佳的可操作性、全面性和准确性。验证整个网络要害的根本功用指标是否满意建造要求;以及测验网络实践的事务支撑才能。全网测验定论将作为项目初验的重要原则之一。
3.1全网测验环境建立
本测验分为设备根本才能测验、虚拟化才能测验和现场事务测验三个部分，测验选取市区中心局节点作为测验端点，本次测验的实践拓扑图如下：
图6：虚拟交流机现网验证环境渠道
4、城域网虚拟交流机布置计划主张
4.1引进虚拟交流机场景
1.现阶段有新增交流机的火急需求，且机房条件满意虚拟机布置的条件;
2.掩盖用户数大于8万或是总流量大于65G;
3.引进虚拟交流机后收敛比大于45%.
4.2引进“虚拟会聚层”
1.新增2个虚拟交流机虚拟成1台逻辑主机，作为城域网的虚拟会聚层;
2.经过虚拟会聚层一致汇接、调度、收敛接入的流量，简化事务操控层接入的杂乱性。
4.3接入会聚层规划
1.虚拟交流机地点局点主张不再设置接入会聚交流机，OLT等接入设备经过多链路别离与虚拟交流机的不同机框对接，构成链路绑缚;
2.中继光路缺乏的会聚节点保存原会聚交流机，并与虚拟交流机之间完结跨机框链路绑缚。
4.4虚拟化技能的使用
用户关于网络资源化的需求也在不断增加，能够经过网络设备N：1虚拟化技能，或许经过网络设备1：N虚拟化技能，或许经过网络设备先N：1虚拟化技能再1：N虚拟化技能，合作网络途径虚拟化技能完结端到端的网络虚拟化布置。此技能合适在大型POP点内存在多domain交融的场景下使用。
虚拟化技能能够供给一个愈加灵敏快捷的网络办理环境，使得城域网愈加易于办理，未来能够经过会集装备不同方位的物理设备来完结网络的最优化。
5、城域网引进虚拟交流机试点总结
现在的城域网首要经过网络设备N：1虚拟化完结资源池的开始构建，再经过网络设备1：N虚拟化完结网络资源的再分配，而且合作网络途径虚拟化技能，完结端到端的网络虚拟化布置。
电信运营商城域网虚拟交流机的试点已安稳运转一年，虚拟交流机的网络运转功用也到达了预期的作用。虚拟交流机的引进不只大幅下降了毛病率，减轻了运维的压力，进步了链路和端口利用率，下降了整体出资本钱，而且为后期城域网大规划提速，操控层进一步向SDN和NFV演进奠定了坚实的网络根底。
