摆脱厂商锁定之战,继白盒之后的又一热词——通用客户端设备(uCPE)!

近期,uCPE这一词开始频繁进入大众视线,DELL EMC、华为、Verizon等大厂纷纷跟进、发声。

客户端设备(Customer premises equipment,CPE)指位于用户端的网络终端设备,用于与电信运营商对接服务,是用户端服务提供商解决方案的重要组成部分,这些解决方案提供商通过使用专用集成链路(ASIC)来提供各种服务。

传统CPE设备的问题是缺乏灵活性并且成本高昂,安装和维护要求服务提供商部署网络技术人员,耗时很长且非常昂贵。

网络基础设施的设备长期以来都是由不同厂商的专用设备构成,例如,一家厂商提供路由器,另一家厂商提供防火墙、WAN加速器和无线局域网控制器等。因此,业界提出了在通用硬件上来实现不同功能,将两个或更多的网络功能放在标准硬件上来减少购买的设备。以期消除需要不同技能来安装、配置、测试和维护的专有设备,还能降低总体功率和HVAC要求。

由此,业界现在产生了通用客户端设备(Universal CPE,uCPE),本文将介绍uCPE的概念及其优势,uCPE的主要功能,与vCPE的关系,架构选择以及需要考虑的问题,最后将介绍业界目前uCPE的发展现状。

什么是uCPE?

uCPE由在开放服务器上托管的标准操作系统上运行的虚拟网络功能(VNF)组成,理想的uCPE部署需要支持多厂商多组件构建。因此,uCPE将云引入电信网,并成为推动创新的动力。

通常情况下,服务提供商希望通过单个通用平台上运行的虚拟网络功能(VNF)替换专用设备,从而简化用户现场部署,uCPE提供了通过使用网络功能虚拟化(NFV)将以云计算为核心的技术一直延伸到电信网络接入部分来实现这一愿景的途径。

uCPE应该具备的特征包括:

  • 托管在白盒或COTS服务器。通过使用COTS平台,服务提供商可以将硬件与网络功能分离,从而允许他们利用最佳的组件,所有这些都是在通用硬件平台上运行。此外,COTS服务器的一般性意味着它们可以是本地采购的,加速服务提供并消除困难地区的进口问题。
  • 标准且开放的软件架构。云计算的很多优势来自于为软件部署开放且一致的平台,uCPE使服务提供商通过利用标准组件(如Linux,KVM,开源容器和OpenStack)将这种一致性扩展到用户端。
  • 多厂商解决方案。开放性的真正价值在于能够将开源和专有软件组合结合在一起,以提供创新的服务。此外,由于NFV提供灵活的可管理性,uCPE有助于确保服务提供商及其最终用户不会受到厂商锁定。当有新的虚拟功能可用时,服务提供商可以对运行在uCPE上的VNF软件进行升级,而不需要向用户端派遣人员或设备。
  • 零接触部署。当今的网络设备具备零接触功能,可以在没有预配置或手动操作的情况下启用服务。运营商从本地转向开放式系统时,可以保留这一功能。通过uCPE,服务提供商可以在各种厂商功能中提供通用的零接触部署方式。
  • 可扩展解决方案。uCPE以软件为中心的特性意味着VNF可以集成然后部署在广泛的托管平台上,这意味着,单一的整合工作将产生一项服务,可以从非常小的分支机构扩展到公司总部,并进入数据中心。
  • 能够适应今后的网络。uCPE解决方案能够替换3层设备,如路由器和防火墙,同时还可以替换2层设备如网络接口设备。此外,其软件定义的数据路径确保可以升级以支持新的协议。最后,通过在标准服务器上运行,他们可以利用网卡来支持诸如TDM或DSL之类的非以太网网络接口,以及不可避免的向更快的处理器的演进。

uCPE的优势是什么?

uCPE的真正价值在于按需服务,它具备的优势包括:

  • 简化硬件安装,可以在各个站点之间交替混合和匹配
  • 消除对专有网络设备和相关技能的需求
  • 开放式架构使企业能够更快更高效地推出新应用程序
  • 快速有效地部署按需虚拟网络功能
  • 可远程管理的平台简化操作并降低运营成本
  • 单个平台承载多个VNF
  • 与OpenStack等多个主要的第三方编排器兼容

uCPE与vCPE有什么关系?

要理清vCPE和uCPE的关系,首先要清楚vCPE是什么。所谓vCPE是一种通过使用软件而不是专用硬件设备向企业提供网络服务(如路由,防火墙安全和虚拟专用网络连接)的方法。通过vCPE,供应商可以大大简化并加速服务交付,远程配置和管理设备,并允许客户订购新服务或根据需求调整现有服务。

传统上,客户端设备(CPE)由部署到分支机构位置的提供商拥有的专用硬件设备组成。提供商必须派遣网络技术人员到现场调配和配置CPE,这意味着新服务的部署可能耗时且昂贵。相反,vCPE也称为Clooud CPE,将这些设备的智能抽象为驻留在远程数据中心的基于软件的功能。该软件运行在简单,便宜的现场硬件之上。该模型还允许将专用的单个设备整合到一个通用盒中,既方便又经济。

一些研究表明,vCPE是网络功能虚拟化(NFV)部署的主要推动力之一,因为能简化操作,减少资本支出和运营成本,加速服务交付。由于这些设备成本低廉,因此它们通常不够快速或者功能不够强大,并且会限制一些更复杂的服务。

uCPE同样也是一种运行VNF的软件解决方案,作为一个可远程管理的平台,托管服务提供商可以通过WAN轻松部署、修改或删除客户端VNF。uCPE设备同样基于商用硬件,但是它比vCPE提供的功能更加强大。因此,uCPE可以视为vCPE的进一步演进的结果。

以AT&T uCPE为例的架构选择及需要考虑的问题

2017年,AT&T在OCP的电信工作组会议上呼吁OCP成立团队,以推动通用客户端设备(uCPE)的相关标准化的工作。AT&T和Verizon都在OCP的电信工作组中进行工作。

AT&T希望借助OCP实现以下目标:

  • 利用OCP社区为uCPE定义参考架构规范
  • 引领行业创新和要求,提供高质量、高性价比的产品,为最终用户提供解决方案
  • 制定硬件标准并关注软件解决方案

AT&T提出的uCPE参考架构

  • 基于x86的带有加密协议处理器的CPU
  • 可信平台模块(TPM)
  • 灵活的RAM和存储选择
  • 具有以太网供电(POE)的以太网接口
  • 用于本地局域网交换的商用芯片
  • 用于带外管理的底板管理控制器(BMC)
  • 具有单电源和双电源选择
  • 模块化接口插槽(LTE调制解调器,额外存储,TDM接口等)
  • 固件项目——ONIE引导程序,交换机抽象接口,BIOS

需要考虑的问题

  • 可能需要基于多种尺寸的规格
  • 每个尺寸可能基于不同的CPU芯片组、物理尺寸、端口数量
  • 在每个尺寸的范围内,项目是可变的(如内核数量、内存、存储等)

自从uCPE的概念在业界兴起以来,已经有多家企业和运营商等先后推出了uCPE产品,主要的市场玩家包括Dell EMC、6WIND、ADVA、Intel、Lanner、Juniper等。

部分推出/部署uCPE的公司

Intel

Intel在今年5月宣称正在加速并扩大通信服务提供商对通用客户端设备(uCPE)的采用,这家芯片巨头称其为Intel Select Solutions。Intel将提供新的uCPE硬件参考设计和验证方法,使添加和集成应用程序成为一个流畅、简单的过程。

英特尔数据中心集团副总裁兼通信基础设施部门总经理Dan Rodriguez表示,新的英特尔uCPE解决方案可让客户在企业及其分公司运行VNF。这为服务提供商及其企业客户部署防火墙、虚拟路由、入侵检测和预防系统以及WiFi和SD-WAN节省了时间和金钱。

英特尔并未说明哪些软件厂商的操作系统或虚拟机管理程序可以使用uCPE。但是少数几家原始设备制造商(Advantech,Lanner,Premier,Silicom和Supermicro)已经在构建基于全新Intel Select Solution的产品。

Dell EMC

Dell EMC今年三月发布了开放式通用客户端设备(uCPE)平台,旨在支持多种虚拟网络功能(VNF)和软件定义广域网(SD-WAN)的用例。

英特尔至强D-2100处理器为Dell EMC的虚拟边缘平台提供了支持,Dell EMC表示,使用新型英特尔片上系统处理器可以为SD-WAN和uCPE提供更高的性能和更低的延迟。该模块化平台经过了三个SD-WAN厂商的预先验证,分别是:Silver Peak、VMware旗下的VeloCloud以及Versa公司。

Lanner Electronics

Lanner Electronics是面向系统集成商、服务提供商和应用开发商的先进和可定制的SDN和NFV网络计算设备的全球领先的设计、工程和制造服务提供商。

该公司基于Intel的芯片,推出了NCA-4020 uCPE设备。NCA-4020作为用于网络虚拟化的uCPE平台而优化,具有四个16核Intel®Xeon®D-2100处理器,10x GbE RJ45(8端口PoE +),4x 10G SFP和4G/LTE无线连接。经过优化的Lanner NCA-4020硬件可确保强大的高性能uCPE解决方案,减少测试和验证工作,并加快产品上市时间。

此外,Lanner Electronics还与Accedian达成了合作,在Lanner的x86网络平台上提供虚拟化性能保证平台SkyLight,使得服务提供商能够深入了解其虚拟客户端设备(vCPE),通用CPE(uCPE)和软件定义的广域网SD-WAN服务。

Juniper Networks

Juniper Networks推出了多款uCPE产品,其中较为突出的是NFX150和NFX250。作为一个安全的通用客户端设备(uCPE)设备,NFX150可以支持和管理多个Juniper和第三方VNF。与Juniper Contrail Service Orchestration一起使用时,它可以提供全自动,安全的SD-WAN,安全路由器和云CPE解决方案,以便经济高效地部署多种业务和基于应用程序的服务,并且易于使用一种GUI管理工具进行管理。

Juniper NFX250 uCPE网络服务平台被澳大利亚电信服务提供商Telstra所采用,Telstra使用NFX250平台来运行VeloCloud SD-WAN服务,实现虚拟方式提供托管服务,该uCPE平台提供了一个带开放API的可编程接口,以支持第三方功能的运行。


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SDNLAB君 发表于18-05-31
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