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瞻博网络 BNG CUPS 概述

在集成宽带网络网关 （BNG） 中，例如配置了订阅者管理服务的瞻博网络 MX 系列路由器，一个控制平面与运行在同一硬件平台上的一个用户平面配对。控制平面处理的功能包括订阅者会话状态管理、AAA、IP 地址分配和策略实施。用户平面处理各种功能，包括路由和流量管理以及订阅者统计信息的收集。

一种称为控制和用户平面分离 （CUPS） 的新架构将控制平面和用户平面功能分离到不同的网络元素中。控制平面和用户平面通过一组定义的开放式接口进行捆绑。这些接口用于交换状态以及在平面之间中继控制数据包。控制平面与一个或多个用户平面一起构成分解的 BNG。

瞻博网络 BNG CUPS 控制器（BNG CUPS 控制器）是一款云原生应用，可实现分解式 BNG 的控制平面组件。在由瞻博网络 BBE Cloudsetup 实用程序创建的 Kubernetes 群集上安装并运行 BNG CUPS 控制器（请参阅 BBE Cloudsetup）。BNG CUPS 控制器与配置为作为 BNG 用户平面运行的瞻博网络路由设备组成分解式 BNG。

图 1 显示了瞻博网络 BNG CUPS 架构。

图 1：瞻博网络 BNG CUPS 解决方案 Juniper BNG CUPS Solution

瞻博网络 BNG 杯的优势

BNG CUPS 控制器使您能够通过以下方式更有效地利用网络资源：

  • 集中式地址分配。

  • 用户平面负载平衡。

  • 集中管理和控制。

  • 扩大规模。瞻博网络 BNG CUPS 利用的云环境使您能够增加支持的订阅者数量。

  • 位置独立，独立的生命周期管理和维护。

  • 吞吐量和延迟优化，因为 BNG 用户平面更靠近订阅者。

  • 弹性响应网络故障事件，例如 BNG 用户平面故障或接入节点与 BNG 用户平面之间的传输连接故障。

  • 当性能发生变化或发生网络拥塞时，实时用户放置。

为什么要从集成式宽带网络网关迁移到分解式宽带网络网关

运营成本上升，收入下降或趋于平缓，促使电信服务提供商重新思考其规划、设计和运营网络的方式。电信运营商正在追随云运营商的脚步，希望将云和数据中心设计原则应用于其新一代网络架构，以此来节省成本。此外，通过将操作系统软件与硬件分离，您可以分别管理硬件和软件生命周期。

瞻博网络 BNG CUPS 用例：

  • 集中式地址池管理

    IP地址已成为宝贵的资源。如果没有足够的可用资源，订阅者就无法访问网络。然而，购买新地址已经变得非常昂贵。服务提供商会尽其所能优化和有效利用其有限的 IP 地址空间，但集成 BNG 的传统网络给这一要求带来了挑战。运营商需要执行 BNG 规划，并根据每个 BNG 的预期规模和不断变化的规模，在 BNG 之间手动分配（和重新分配）IP 地址前缀。

    自动分配 IP 前缀以适应 BNG 扩展需求，并随着扩展需求的减少动态回收未使用的 IP 地址前缀以重新部署到不同的 BNG，从而减轻了运营商对每个 BNG 执行密集且可能容易出错的 IP 前缀配置的需求。瞻博网络 BNG CUPS 弹性用户组进一步强化了这一需求，否则会增加运营商基于用户组手动配置和分配 IP 地址池的复杂性

    瞻博网络可将 IP 地址池作为共享资源进行管理，并自动将 IP 地址分配给网络中的任何用户平面。借助云原生地址池管理器，服务提供商可以执行以下操作：

    • 通过在需要时自动添加 IP 地址来提高运营效率 — APM 主动监控网络中所有 BNG 实体的 IP 地址池。如果用户平面超过预定义阈值，APM 会自动将其链接到新的地址池。您可以随时随地获得所需的 IP 地址资源，而无需手动管理地址池或构建和维护自行开发的工具。

    • 通过最大限度提高 IP 地址利用率来降低成本 — 通过集中监控所有下游用户平面，APM 可以识别任何具有大型未充分利用地址池的 BNG 节点。在传统网络中，这些未使用的地址将处于空闲状态。APM 会根据需要在网络中自动回收并重新分配这些地址，从而优化公共 IPv4 地址管理的运营成本。

      有关 APM 的详细信息，请参阅 地址池管理器用户指南

  • 订阅者状态弹性配置

    瞻博网络 BNG CUPS 的主要用例之一是弹性配置，可在发生计划外 BNG 用户平面故障时支持无中断故障转移。您可以定义一个弹性订阅者组，其中一个 BNG 用户平面充当活动 BNG 用户平面，另一个 BNG 用户平面作为备份。在发生故障时，备份 BNG 用户平面将接管对订阅者会话的控制权。然后，云托管的 BNG CUPS 控制器对 BNG 用户平面进行预级，并根据使用的冗余选项，使用相关状态信息持续对备份 BNG 用户平面进行编程。如果活动 BNG 用户平面平面发生故障，BNG CUPS 控制器会自动激活预暂存备份并相应地重新路由流量。

    根据给定服务或 SLA 的中断接受级别，您可以从两个冗余选项中进行选择：

    • 热待机 — 控制器在备份 BNG 用户平面上持续对所有订阅者会话状态信息进行编程，从而实现用户几乎无法察觉的无中断故障切换。

    • 热超额订阅备用 — 备份 BNG 用户平面已安装有限订阅者转发状态，并在内存中维护完整订阅者会话状态。如果活动 BNG 用户平面发生故障，备份将假定转发订阅者会话，然后安装剩余的订阅者状态。在还原订阅者会话 SLA 之前有很短的时间范围。此方法通常用于支持 N：1 冗余。

      此外，有两种方法可以选择活动 BNG 用户平面以实现冗余。具体描述如下：

      • BNG CUPS 控制器控制 — BNG CUPS 控制器根据 BNG 用户平面的配置、逻辑端口和网络实例报告确定活动的 BNG 用户平面。

      • BNG 用户平面控制 — 由接入网络决定。与 BNG 用户平面的连接状态决定了哪个 BNG 用户平面处于活动状态。

  • 无中断 BNG 用户平面维护

    在传统的垂直集成网络中，大多数维护任务（如更换线卡、更新软件等）都需要安排一个维护时段。由于您要关闭节点和连接到该节点的所有订阅者，因此您总是冒着中断服务和让订阅者感到沮丧的风险。此外，由于维护时段通常安排在深夜，因此您需要为该维护支付更高的加班费用。集中式控制平面和共享状态信息使计划维护更简单，中断更少。

    整个过程很简单：

    1. 操作员使用控制器来编排所有订阅者状态信息从当前用户平面到新平面的传输。

    2. 它们将传输网络配置为将流量发送到新用户平面，而不是旧用户平面。

    3. 由于新用户平面已经拥有所有订阅者的状态信息，因此它存在于一个温暖的超额订阅备用统计信息中，并在不中断服务的情况下快速显示这些会话。

    4. 操作员执行维护，一旦完成，就会逆转该过程，并将流量编排回原始用户平面。

    此外，如果用户平面上需要进行维护的订阅者都是一个或多个弹性订阅者组的一部分，则该过程就更加简单了：

    1. 技术人员使用控制器为用户平面为活动用户平面的任何用户组启动用户组切换到备份用户平面。
    2. 用户平面处于备份模式，可以脱机以执行维护。完成后，用户平面将以所有订阅者组的备份角色恢复，并可选择由执行订阅者组切换的技术人员恢复活动角色。

    整个过程可以在正常工作时间内以简化、低风险的方式处理，订阅者永远不会注意到任何事情。这意味着您可以轻松且经济高效地持续更新网络，同时提高客户满意度并支持更严格且更有利可图的 SLA。

  • 智能用户负载分担

    在传统的宽带网络中，BNG 充当孤立的实体。如果要分发 BNG 用户平面，则始终面临容量不足的风险，这意味着通常必须过度配置。借助瞻博网络 BNG CUPS 实现的集中控制，您可以将 BNG 用户平面分组在一起，并将它们视为共享资源池。在此模型中，您将作为虚拟资源池一部分的 BNG 用户平面（称为负载平衡组）组合在一起。BNG CUPS 控制器会主动监控属于同一负载平衡组的所有 BNG 用户平面的用户负载。如果 BNG 用户平面超过给定阈值，BNG CUPS 控制器将开始将会话转移到负载较低的 BNG 用户平面。因此，您不必担心为给定市场准确预测或过度配置用户规模。相反，您可以按需共享 BNG 用户平面，并持续利用基础架构中的所有可用资源。

所需的配置更改

由于 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面是分开的，因此您必须在 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面上执行配置。您将在 BNG CUPS 控制器上执行大多数配置。

在 BNG CUPS 控制器上配置以下功能：

  • 订阅者组

  • 负载平衡组

  • BNG 用户平面配置文件

  • 动态配置文件

  • 自动感知的 VLAN

  • DHCP/DHCPv6 本地服务器和中继

  • L2TP

  • AAA 服务

    • 半径

    • 访问配置文件

    • 地址分配

    • 域映射

  • 订阅者防火墙过滤器

  • 订阅者服务等级 （CoS）

    • L3 感知控制平面应用的路由实例（例如，DHCP 和 DHCPv6）

    • 订阅者组，提高弹性

  • 负载平衡组

在 BNG 用户平面上配置以下功能：

  • 订阅者管理模式

    • BNG 用户平面

    • BNG CUPS 控制器可达性

  • 资源监控

  • 用于转发的路由实例

  • 每个路由实例的路由协议

注意：

集成 BNG 中的大多数控制平面命令都会延续到瞻博网络 BNG CUPS，但对瞻博网络 BNG CUPS 进行了少量扩展。

运营变化

瞻博网络 BNG CUPS 将操作命令分为 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面命令。大多数与 BNG 相关的命令都在 BNG CUPS 控制器上运行。为了帮助进行故障排除，一些操作命令在 BNG 用户平面上运行。

瞻博网络 BNG CUPS CLI 使用的布局与用于集成 BNG Junos OS CLI 的传统命令略有不同。瞻博网络 BNG CUPS CLI 的目标是减少您了解信息保存位置的需要。概括地说，订阅者管理 show 命令要么基于子系统，要么基于对象。 图 2 显示了 show 命令的瞻博网络 BNG CUPS CLI 层次结构。

图 2：瞻博网络 BNG CUPS CLI 层次结构 Juniper BNG CUPS CLI Hierarchy

以下是功能组件的摘要列表以及运行其操作的位置。

注意：

有关完整的命令集，请参阅 瞻博网络 BNG CUPS 用户指南。

您可以在 BNG CUPS 控制器上对以下功能组件运行操作命令：

  • 会计学

  • 代理

  • 宽带设备

  • 订阅者组

  • 负载平衡组

  • 健康

  • 用户平面

  • 订阅者会话状态

  • 节点管理

  • 路由实例

  • 服务业

  • DHCP/DHCPv6 本地服务器和中继

  • PPPoE 和 PPP

  • L2TP

  • 动态自动感知的 VLAN

  • AAA

您可以在 BNG 用户平面上对以下功能组件运行操作命令：

  • 节点管理

  • 订阅者管理

瞻博网络 BNG CUPS 功能支持

瞻博网络 BNG CUPS 支持大多数与集成式 BNG 相同的订阅者管理功能：

客户端协议支持

  • 动态自动感知的 VLAN

  • 用于本地服务器的 DHCPv4 和 DHCPv6 单堆栈和双堆栈订阅者

  • DHCPv4 和 DHCPv6 单栈和双栈用户，用于中继

  • PPP/PPPoE v4/v6 和双堆栈用户

  • L2TP LAC

  • 接口组合 — 以太网、聚合以太网、伪线和冗余伪线

AAA 服务

  • 基于 RADIUS 的身份验证和授权

  • RADIUS 授权变更和断开连接

  • 地址分配来源：

    • RADIUS - 包括成帧 IP 地址和成帧路由

    • 由地址池管理器或本地储备创建的动态地址池

    • 静态配置的地址池

  • 基于 RADIUS 的记帐：

    • 订阅者计费，包括临时计费

    • 订阅者服务计费

  • 订阅者空闲超时和会话超时

  • 域映射

  • 服务配置文件

服务等级 （CoS）

  • 您可以使用动态创建的调度器图、调度器和流量控制配置文件。

  • 您可以将以下服务添加到动态流中：

    • 分类

    • 重写规则

    • 使用调度器图输出流量控制配置文件

  • 分层服务等级，包括对接口集的支持

防火墙服务

  • 通过动态服务配置文件设置参数化过滤器和监管器

  • 静态过滤器和监管器

组播服务功能

  • 集中式和分布式组播服务将在订阅者登录时激活，或通过 RADIUS 授权变更激活。

合法截取

  • 在登录和注销期间，在 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面上为基于流的用户激活和停用基于 RADIUS 的合法拦截

  • 在 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面上，使用 RADIUS 授权变更 （CoA），为基于流的用户激活和停用基于 RADIUS 的合法拦截

  • 在 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面上，为基于流的用户激活和停用基于动态任务控制协议 （DTCP） 的合法拦截

  • 在 BNG CUPS 控制器和 BNG 用户平面上为基于流的用户附加合法的拦截丢弃策略

  • 使用 SNMP 陷阱将拦截相关事件报告给 BNG CUPS 控制器上的调解设备

管理多个 BNG 用户平面

  • BNG CUPS 控制器最多可以管理 16 个 BNG 用户平面。多 BNG 用户平面架构为每个 BNG 用户平面定义一个 BNG 用户平面实例，用于封装数据并在 BNG 用户平面内工作。

  • BNG 用户平面被分配给一个控制平面实例。控制平面实例在分配时启动与 BNG 用户平面的关联。

图 3 显示了一个多 BNG 用户平面拓扑。

图 3：具有多个 BNG 用户平面的 BNG CUPS Controller with Multiple BNG User Planes BNG CUPS 控制器

Smart Session 负载平衡

通过将用户从一个 BNG 用户平面移动到另一个 BNG，使运营商能够在网络中的 BNG 用户平面之间分配用户负载。快速故障转移是订阅者会话负载平衡的一个用例。当 BNG 用户平面的接入端口出现故障，并且订阅者被重新平衡到同一 BNG 用户平面上的另一个接入端口时，就会发生快速故障切换用例。

订阅者状态弹性配置

  • 确保 BNC CUPS 控制器为任何订阅者会话保存主要状态的 BNG 用户平面的弹性。BNG 用户平面保存特定订阅者会话的活动转发状态或备份转发状态。

  • 通过使用订阅者组（subscriber-groups 配置）实现订阅者弹性配置。

订阅者会话引导

根据 RADIUS 服务组供应商特定属性 （VSA） 将订阅者置于所需的 BNG 用户平面中。此 VSA 指定 BNG CUPS 控制器与用户平面选择功能通信的用户服务级别 （SLA）。然后，它使用 SLA 选择满足订阅者会话服务要求的 BNG 用户平面

其他信息

转发类处理

该 forwarding-class 配置是一个特例。您必须在 BNG CUPS 控制器上配置的 BNG 用户平面上配置转发类名称。

这些匹配配置是必需的，因为转发类的数量有限。此外，BNG 用户平面中的其他实体也使用转发类。因此，BNG CUPS 控制器的转发类必须与 BNG 用户平面的转发类一致。

注意：

您可以在 BNG 用户平面上定义其他转发类。无需在 BNG CUPS 控制器上配置这些额外的转发类。