中兴通讯vBRAS，构筑美好虚拟化之路

BRAS设备位于城域网边缘，在物理位置上是宽带接入网和城域骨干网的衔接点；在功能上是用户通过固网接入实现各种宽带和数据业务的门户，是控制用户宽带业务的策略执行点。

BRAS兼顾计算和转发两种核心要素，不仅要提供强大的协议处理能力，还要满足日益增长的流量转发需求。BRAS的虚拟化，不能简单的为了虚拟化而虚拟化。对于新的设备形态主要的推动力不是技术，而是业务。近年来，NFV技术成为行业热点，但是BRAS做不做虚拟化，如何做虚拟化，需要分析虚拟化会给运营商带来哪些利益，同时如何满足未来新业务的发展。

目前，传统BRAS最大的痛点在于：

1、资源无法共享

◆ 控制与转发强耦合，控制面受单CPU能力限制导致单设备/板卡只能承载有限的会话数，导致经常需要扩容；但转发面NP处理能力按照摩尔定律增长，从而出现转发面轻载，资源浪费；

◆ 每台设备都是一个独立的三层网元，每台设备用户地址都需要事前独立规划好，设备之间不能动态共享，必须靠手工进行调整；

◆ 设备分散分布，站点差异大，每台设备业务量不均，站点之间无法进行业务分担和备份，无法解决业务潮汐问题。

2、管理分散，运维复杂

◆ 每台设备网络独立、控制面独立，每台设备都必须独立配置和独立升级，网络KPI统计困难，随着设备进一步下沉，运维已经不堪重负。

3、新业务TTM周期长

◆ 传统BRAS采用封闭的软件和硬件、软件与硬件紧耦合、控制面与转发面紧耦合等，导致新需求支持困难。哪怕仅仅是控制面的需求变更也必须逐台进行软件版本升级。一个新业务需求，从提出到开通上线，通常需要半年甚至更长时间。

综上，传统BRAS严重制约了运营商网络转型及新型业务的蓬勃发展，收益剪刀差日益突出。在此背景下，目前业内逐步形成了三种主流vBRAS解决方案（见图1）：

图1 三种vBRAS解决方案图

对于方案一，只是简单的将传统BRAS软件移植到X86 VM上，仍然采用转发、控制合一的架构，传统设备的痛点依然存在。同时在当前X86服务器转发能力比较弱的情况下，成本与传统BRAS相比也不存在优势，并不会给运营商带来利益。

因此，BRAS虚拟化必须进行架构上的变化，方案二和方案三应该是今后vBRAS的主要发展方向，且两种方案结合满足不同场景的需要。通过转控分离技术实现控制面和转发面解耦，其核心思想包括：

1、用户接入信令、用户管理、AAA等需要强计算模块移植到X86服务器；

2、高性能报文转发、强CT业务特性采用高性能NP/ASIC承载；对小流量弱CT特性业务也可采用通用X86承载；

3、C/U之间充分解耦，推动接口的标准化，不同转发池共享统一控制面。

如图2、图3所示。

图2 统一控制面、两种转发池架构图

图3 统一控制面、两种转发池场景图

目前C/U转控分离架构vBRAS已经被业界广泛认可，并且被产业联盟写进了技术白皮书，已经成为事实上的标准。完美解决了传统BRAS面临的诸多痛点：控制面集中云化提供强大的计算资源，打破了传统BRAS设备上单CPU的资源限制，使硬件转发池在同等条件下支持的用户会话数得到5~10倍的提升；控制面集中管理IP地址，按需分配到转发池，IP地址的使用效率可以提升30%以上；业务配置只需在控制面统一配置，集中下发策略至所有转发面，70%以上的需求只需要控制面进行软件升级即可，业务部署周期从数月缩短到数周水平。

未来城域网需要满足大视频、5G承载、物联网、随选专线等业务的需求，对网络提出了更高带宽、更低时延、极高可靠性、智能运维等要求。BRAS作为城域网业务控制层核心设备，架构上需要具备更好的弹性、更加易于开放的接口以及AI演进能力。

5G业务的高带宽、低时延、高并发的特点，要求5G的数据网关进一步下沉，FMC成为可能，从而也要求BRAS设备必须向C/U分离进行演进。万物互联使得网络中的节点及设备数量成指数级上升，海量设备必须做到集中自动化管控，这就要求BRAS设备支持千万级以上的会话接入和管理。BRAS实现C/U转控分离之后，控制面利用X86云计算技术可以很好的满足该需求。

互联网新型业务和海量会话也对系统的可靠性提出了更高的要求。目前单vBRAS系统内所有组件均为冗余设计，最大程度的提升了单一DC内的可靠性。但这还远远不够，单一DC的故障，例如自然灾害、断电，是不能完全避免的，因此跨DC备份成为必须。目前跨DC备份主要有热备和冷备两种解决方案：热备份需要进行DC间用户数据的实时同步，在DC发生故障时，用户无需重新拨号，保证业务中断时间在毫秒级别；冷备份不需要进行DC间的用户数据同步，对系统额外开销较小，但在DC发生故障时，会话需要重新拨号，可以保证在网络中断后用户还可以重新连接网络。从增加用户体验提升用户黏度出发，建议部署跨DC热备，实现故障发生时用户无感知。

早在2016年初，中兴通讯推出的ZXR10 V6000 vBRAS就已经采用C/U转控分离的架构，目前单系统控制面可以支持2000万会话并发、200台以上转发器并行接入，接入和表项下发速率均在万以上每秒，并支持自动扩缩容、池化组网及跨DC热备份等技术。目前在中国移动等国内运营商以及海外部分国家均完成应用和试点，累计项目超过二十多个。

随着新业务及技术的驱动，vBRAS控制面需要继续向微服务演进，灵活支持第三方应用和服务；转发面需要继续向通用化演进。作为城域网虚拟化的突破口，vBRAS引领着网络虚拟化发展的方向。未来演进之路还很长，中兴通讯将与业内更多的厂商和上下游伙伴一起加强合作，共筑美好的网络虚拟化之路。