网络定义 · 开放网络 · NOS

什么是网络解耦?

网络解耦是将路由器或交换机拆分为可分别采购的部分:网络操作系统软件,以及基于通用芯片的开放硬件。解耦网络使运营方可以按各自的节奏选择、许可和升级每一部分,而不必购买一台封闭设备。 IP Infusion 开发商用网络操作系统 OcNOS,并以软件形式以及在 40+ 个开放硬件平台上经过验证的完整系统形式交付。

40+经过验证的开放平台
700+项功能收录于功能矩阵
SP + DC服务提供商与数据中心
32G 至 51.2T系统容量范围
拆分了什么

在解耦网络中,拆分的是什么?

传统路由器或交换机作为一个产品销售:厂商设计硬件、编写软件,并将两者作为一个整体提供支持。解耦沿标准接口拆分这一整体,使每一层都可以来自最适合该任务的供应商。

芯片与硬件

设备本身:基于 通用芯片 的转发芯片、CPU、端口、电源和散热,由硬件制造商打造。同一芯片系列会出现在多家制造商的系统中,因此硬件成为一种选择,而不再是锁定。

网络操作系统

软件:路由协议、对芯片进行编程的转发控制,以及 CLI 和 API。 NOS 通过 ONIE 安装到硬件上,ONIE 是大多数开放交换机和路由器出厂时自带的开放安装程序。

自动化与运维保障

上层工具:通过 标准接口 (如 NETCONF、YANG 和 gNMI 流式遥测)进行部署、配置和监控,而不是依赖单一厂商的网元管理系统。

工作原理

解耦网络的实际运作方式

解耦改变的是网络的采购和构建方式,而不是数据包的转发方式。解耦路由器运行的协议与其他任何路由器相同;改变的是每一部分由谁提供,以及各部分如何组合。

  • 硬件以开放形态交付。 交换机或路由器出厂时带有安装程序环境,而不是锁定的软件镜像。由运营方或系统供应商将选定的 NOS 加载到设备上。
  • 由 NOS 驱动芯片。 操作系统通过芯片厂商的软件接口对转发芯片进行编程,因此同一 NOS 可以运行在不同制造商基于同一芯片打造的硬件上。
  • 运维保持统一。 由于各角色和各硬件供应商使用同一 NOS,CLI、配置模型和遥测数据流也保持一致。自动化只需编写一次。
  • 生命周期彼此独立。 软件升级遵循 NOS 的版本发布节奏,硬件更新遵循芯片代际。两者互不牵制。
解耦网络架构

构建解耦网络的三种方式

解耦网络架构与其说是一种单一设计,不如说是一个连续范围,取决于运营方希望自行承担多少集成工作。

自行集成

运营方从一家供应商采购硬件,从另一家采购 NOS,然后在内部对组合进行测试、认证和支持。选择空间最大, 工程负担也最重.

经过验证的系统

软件厂商在指定的硬件型号上验证其 NOS,并将两者作为 一个受支持的系统交付。架构保持解耦,而集成和支持负担转移到供应商。

解耦机框

大型机框路由器由基于通用芯片的独立线卡盒和交换网盒重构而成,通过线缆而非背板相连。这是同样的 分离原则,只是应用在一台逻辑路由器内部。

优势与取舍

解耦带来什么,又要求什么

优势是结构性的。成本主要来自集成工作,而且确实存在。两者都应纳入业务论证。

优势

  • 每个角色都可选择供应商。 基站、汇聚、核心和数据中心角色都可以使用最合适的硬件,且来自不止一家制造商。
  • 成本分项列示。 硬件和软件分别定价,因此各自都可以按自身条件进行比较和谈判。
  • 统一的运维模式。 各角色使用同一 NOS,意味着一套 CLI、一套 YANG 模型和一套自动化代码库。
  • 按自己的节奏引入新芯片。 新一代芯片以新硬件的形式出现在同一软件之下,而不是一条新的产品线。

取舍

  • 集成。 必须有人确认软件、硬件、光模块和版本发布节奏能够协同工作。在自行集成的网络中,这个人就是运营方。
  • 支持模式。 端口抖动时,故障可能出在 NOS、硬件或光模块。与两家供应商签订两份合同,会让故障判定更慢。
  • 验证负担。 功能支持因芯片而异。每项功能、规模目标和升级路径都需要按硬件型号和版本逐一检查。
  • 技能。 习惯于单一集成厂商的团队需要自行负责供应商选择和生命周期规划。

经过验证的系统可以直接解决前三项。由一家供应商在清单中的每个平台上测试 NOS,公布哪些功能在哪些硬件上运行,并将软件和硬件作为一个产品提供支持。对于 OcNOS,这些记录是公开的: OcNOS 功能矩阵 将 700+ 项功能对应到支持它们的平台,而 硬件兼容性列表 列出 40+ 个经过验证的平台。

应用场景

面向服务提供商和数据中心的解耦网络

解耦最先在规模大、重复度高且对成本敏感的网络中普及,运营商承载网络和数据中心 fabric 都符合这一特点。

服务提供商网络

Tier 2 和 Tier 3 ISP、区域电信公司、运营商以及移动和宽带运营商使用开放式 基站、汇聚和核心路由器,包括在路由器端口中使用相干光模块的 IP over DWDM。

数据中心与 AI fabric

面向大型企业数据中心和 MSP 的 leaf-spine EVPN-VXLAN fabric,以及无损以太网 AI 网络架构 ,服务于 GPU 集群和 neocloud,全部基于开放交换机构建。

OEM 产品

网络产品公司将解耦更进一步, 将商用 NOS 内置 到自有硬件中,而不是自行编写。

OcNOS 如何实现

OcNOS:解耦的软件,以经过验证的系统交付

IP Infusion 将 OcNOS 作为商用网络软件开发,并以经过验证的完整系统形式交付。OcNOS-SP 运行于基于 Broadcom Qumran 和 Jericho 芯片、经过验证的服务提供商路由器,OcNOS-DC 运行于基于 Broadcom Trident 和 Tomahawk 芯片、经过验证的数据中心交换机,共计 40+ 个平台。硬件来自 Edgecore、UfiSpace 和 Celestica。

Broadcom 芯片OcNOS 版本经过验证的平台单系统容量HCL 中的角色
Qumran UXOcNOS-SP732 至 120 Gbps基站、汇聚、边缘
Qumran AXOcNOS-SP3300 Gbps汇聚、基站
Qumran 2UOcNOS-SP2360 Gbps汇聚
Qumran MXOcNOS-SP2800 Gbps汇聚、边缘
Qumran 2AOcNOS-SP2800 Gbps汇聚、IPoDWDM
Qumran 2COcNOS-SP72.4 至 4.8 Tbps核心、汇聚、IPoDWDM
Qumran 2C+OcNOS-SP17.2 Tbps核心、IPoDWDM
Jericho2C+OcNOS-SP27.2 至 14.4 Tbps核心、IPoDWDM
Trident3 X2OcNOS-DC3120 Gbps管理网络
Trident3 X4, X5, X7OcNOS-DC71.08 至 3.2 Tbps数据中心
Trident4OcNOS-DC212.8 Tbps数据中心、IPoDWDM
Tomahawk2, 3, 4OcNOS-DC36.4 至 25.6 Tbps数据中心
Tomahawk5OcNOS-DC351.2 Tbps数据中心、IPoDWDM
  • 一个功能矩阵覆盖所有平台。 功能矩阵将 700+ 项 OcNOS 功能对应到支持它们的经过验证的平台,因此上文取舍中提到的验证问题有公开的答案。
  • 许可层级。 OcNOS 按 IPBASE、MGMT、MPLS、CSR 和 PLUS 层级授予许可。
  • 三种采购方式。 为从 HCL 中自选的硬件提供 OcNOS 软件;可直接部署的预集成 OcNOS Systems ;或 面向 OEM 的 OcNOS ,内置到自有产品中。IP Maestro 提供覆盖全网的运维保障能力。
对比

集成式、自行集成式与经过验证的解耦网络

同一张网络可以通过三种方式采购。区别在于由谁集成、由谁支持,以及保留多少选择空间。

问题传统集成式自行集成的解耦方案经过验证的解耦系统
硬件来源仅限路由器厂商运营方选择的任意制造商来自多家制造商的指定平台
软件来源随硬件捆绑单独许可单独许可,在每个平台上经过验证
由谁集成厂商运营方软件供应商
故障由谁负责单一厂商两家或更多供应商由一家供应商负责软件和硬件
按平台的功能覆盖厂商数据手册运营方自行测试按平台公布
硬件更新遵循厂商路线图由运营方选择在经过验证的清单内由运营方选择
跨角色运维可能因产品线而异如果选择这样做,可使用一个 NOS各角色使用同一 NOS

网络解耦常见问题

什么是网络解耦?
网络解耦是指分别采购路由器或交换机的软件和硬件。网络操作系统来自软件厂商,设备来自基于通用芯片打造硬件的制造商,再由运营方或系统供应商进行组合。这样,每一部分都可以单独选择、许可和升级。
在解耦网络中,拆分的是什么?
传统路由器或交换机作为一个整体交付的三个部分:转发芯片及其周边硬件、运行控制平面和管理平面的网络操作系统,以及位于其上的自动化和运维保障工具。它们之间的接口都是标准接口,例如用于安装软件的 ONIE,以及用于管理的 NETCONF、YANG 和 gNMI。
解耦网络对服务提供商有哪些优势?
ISP、电信公司或运营商可以为每个角色(从基站路由器到核心路由器)选择硬件供应商,同时在所有角色上保持一个操作系统和一套自动化。硬件和软件按各自的周期更新,运营方可以迁移到更新的芯片,而无需改变其运维模式。
解耦网络有哪些隐性成本?
容易被忽视的成本是集成和验证:确认每项功能在每个硬件型号上都能工作、认证光模块、测试升级,以及在故障可能出在软件或硬件时决定由谁响应支持请求。采购经过验证的系统,由一家供应商预先在硬件上测试软件并同时支持两者,可以省去其中大部分工作。
采用解耦网络之前应验证哪些内容?
确认所需的每项功能都在将要部署的具体硬件型号和软件版本上受支持,光模块可与平台互操作,时间同步、规模和收敛性能满足角色要求,升级路径已经过测试,并且支持合同同时覆盖软件和硬件。对于 OcNOS,功能矩阵按平台公布功能支持情况,硬件兼容性列表则列出每个经过验证的平台。
解耦网络能否支持时间同步?
可以,前提是硬件具备时间同步能力,且网络操作系统实现了相应功能。OcNOS 在开放基站路由器上支持用于 5G 时间同步的 PTP 和 SyncE,因此解耦的移动承载网络可以传递相位和频率同步。
解耦网络与开放网络是一回事吗?
两者有重叠。解耦描述的是将软件与硬件分离。开放网络则是解耦所促成的更广泛的方式:开放硬件、标准管理接口,以及在每一层都可以选择供应商。
相关

正在规划解耦网络?从角色入手。

列出所需的角色、端口速率和功能。硬件兼容性列表显示适合每个角色的经过验证的平台,功能矩阵显示每个平台上运行的功能,后续工作可由 IP Infusion 工程师接手。