新时代的网络需要在边缘位置部署 SD-WAN

May 13, 2019 Brandon Lewis

New-Age Networks

根据思科的虚拟网络指数 (VNI),到 2022 年,全球 IP 流量将同比增长 26%,达到每月 396 EB(图 1)。智能手机、物联网设备以及其他传统上没有连接到互联网的平台推动了这种增长。

所有这些都需要带宽和专门的网络服务。这给现有的边缘网络基础设施和依赖它的企业带来了压力,特别是在我们向 5G 发展的时候。

例如,企业或互联网服务提供商可以使用深度数据包检查 (DPI) 来分析公共数据流量,以便检测病毒或简化通过其基础设施的网络流量。他们还可以使用虚拟专用网络 (VPN) 来支持具有不同服务质量 (QoS) 和安全要求的实时物联网流量。他们可能还会利用防火墙、会话边界控制器等。

根据思科视觉网络指数的全球 IP 流量
图 1. 思科 VNI 预计,到 2022年,全球 IP 流量将增长 26%

传统上,这些服务都需要专门的硬件设备来提供支持。这不仅维护成本高,管理难度大,而且不会随着数据流量的增长以及边缘网络现在必须支持的应用程序和服务类型的增长而扩展。

与其采用以硬件为中心的方法来实现边缘网络服务,还不如通过在通用硬件上运行的软件来提供这些功能。这样既最大限度地降低了特定于功能的设备的管理成本和复杂性,也能让网络架构面向未来,以满足将来更多、更多样化的流量需求。

网络设备提供商现在通过 SD-WAN 通用客户终端设备 (uCPE) 来支持此类软件定义的基础设施。请阅读 “SD-WAN 和 uCPE: 简介”。

面向未来的边缘网络

适用于 SD-WAN 的 uCPE 基于网络功能虚拟化 (NFV) 技术,该技术允许在多核网络处理器上将网络服务作为虚拟网络功能 (VNF) 进行交付。

因此,可以在提供商网络的边缘或企业设施的内部部署一个 uCPE 网络平台,以交付动态流量编排和管理、安全性、会话控制以及其他服务。

这样就能实现软件定义分支这样的用例,而在这些用例中,服务的数量和性能只会受到处理器内核可用性的限制(图 2)。

适用于 SD-WAN 的 uCPE
图 2. 通过适用于 SD-WAN 的 uCPE,可以将一系列服务以较低的成本部署到各个位置。(来源:IDC

由于此基础设施完全由软件定义,因此运营商可以在一个完全统一的硬件架构上,为不同的企业客户端提供不同的远程托管服务。

可以将服务部署和托管在靠近数据源的 uCPE 平台上,而不必将网络功能和关键企业应用程序托管在遥远的数据中心。这有助于降低网络传输成本,并提高实时 5G 应用程序的确定性。

加快新边缘网络的平台部署

通用网络硬件已经在数据中心中部署了一段时间,并不是什么新鲜事物。但是,许多网络运营商和服务提供商在测试这些平台的吞吐量和性能时遇到了困难。这可能非常耗时且成本很高,并会延迟 SD-WAN 基础设施的部署。

为了确保性能并减少与 uCPE 平台相关的测试,英特尔®Advantech 等合作伙伴合作开发了英特尔® uCPE 精选解决方案 (Intel® ISS for uCPE)。

这些平台提供基本或 Plus 配置,包括 4 至 16 核英特尔® 至强® 处理器,至少 16 GB 内存,至少 256 GB 存储以及 4 个 10 GbE 端口(图 3)。Plus 配置还支持英特尔® Quick Assist 技术 (Intel® QAT),以便从主处理器内核卸载加密过程。

英特尔 uCPE 精选解决方案
图 3. 英特尔® uCPE 精选解决方案为 SD-WAN 网络部署提供了一个参考平台,下面所示为 Plus 配置。(来源:Advantech)

可扩展的 ISS for uCPE 参考平台提供了一组为 SD-WAN 部署量身定制的基准技术。

在这些平台中,Advantech 这样的公司可以在白盒解决方案中提供额外的性能,比如 FWA-3050 系列的网络设备。但要成为 ISS for uCPE 平台的品牌,系统必须通过针对最低性能要求的基准测试(图 4)。其中包括 100% 线速数据包处理性能和高达 100 Gbps 的加密。

英特尔 uCPE 精选解决方案品牌产品的最低性能要求
图 4. 所有英特尔® uCPE 精选解决方案品牌的产品必须满足最低性能要求,无论制造商是谁。(来源:英特尔®

在软件方面,所有 ISS for uCPE 解决方案都利用了一个以开源为中心的堆栈,该堆栈由英特尔® 数据平面开发套件英特尔 (Intel® DPDK)、Ubuntu Linux 和 KVM/QEMU 虚拟机管理程序组成。

用户可以确信,他们不会被专有解决方案套牢,并且可以最大限度地降低与重新测试专用软件修补程序或堆栈新增内容相关的成本。他们还可以放心,任何 ISS for uCPE 产品都能为防火墙、加密、边界控制等服务提供标准性能。

例如,Advantech 通过 BIOS 优化使其 FWA-3050 ISS for uCPE 网络设备差异化,从而让软件堆栈能够在其硬件上更高效地运行(图 5)。该公司还集成了智能平台管理接口 (IPMI) 控制器,以简化远程系统管理、维护和升级。

Advantech 的 FWA-3050 网络设备
图 5. Advantech 的 FWA-3050 网络设备是经过验证的英特尔® uCPE 精选解决方案。  (来源:Advantech)

除了这些功能外,该公司还通过能效、附加 I/O 和对广泛软件合作伙伴生态系统的支持来使其 FWA-3050 产品差异化;这些软件合作伙伴的解决方案也针对 Advantech 硬件设备进行了调整。

面向 5G 进行具成本效益的扩展

随着企业开始利用 5G 网络提供的新服务,边缘基础设施将需要更新换代。这些高带宽、低延迟的应用程序需要边缘位置有更多的网络智能以及高度的灵活性,以便基础设施能够实时适应动态网络需求。

如果使用当前的网络架构,这是做不到的。管理和维护专用硬件设备不仅在成本方面令人望而却步,还需要专业的网络工程师和 IT 人员在设备出现故障时亲自做出响应。

另一方面,通过以软件为中心的方法,网络运营商和企业应用程序提供商可以远程诊断和响应故障,并最大限度地减少停机时间。

得益于通用 uCPE 和 SD-WAN 提供的灵活性,服务提供商还可以快速适应网络领域的新趋势。借助 ISS for uCPE,他们可以自信地部署此基础设施,因为他们知道自己的架构将提供所期望的性能。

作者简介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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