Migration zu Juniper BNG CUPS

Steigende Betriebskosten bei sinkenden oder stagnierenden Umsätzen haben Telekommunikationsdienstleister dazu veranlasst, die Art und Weise, wie sie ihre Netzwerke planen, entwerfen und betreiben, zu überdenken. Telekommunikationsunternehmen folgen dem Beispiel von Cloud-Betreibern, die Cloud- und Datencenter-Designprinzipien auf ihre Netzwerkarchitekturen der nächsten Generation anwenden wollen, um Kosten zu sparen.

Darüber hinaus steuern viele Designs der nächsten Generation Software und nutzen die Disaggregation von Netzwerkgeräten. Durch die Entkopplung der Betriebssystemsoftware von der Hardware können Sie Hardware- und Softwarelebenszyklen getrennt verwalten. Die Entkopplung bietet Ihnen auch die Flexibilität, Software von verschiedenen Anbietern zu erwerben.

Juniper BNG CUPS (Trennung der Steuerungsebene und der Benutzerebene) bietet den Kunden von Service Providern die folgenden Vorteile gegenüber herkömmlichen BNG-Netzwerkdesigns:

• Skalierung. Die horizontale Skalierung der Breitband-Edge-Steuerungsebene ermöglicht eine maximale Kapazitätsauslastung der Hardwareressourcen der Benutzerebene.

• CAPX-Einsparungen durch vereinfachte Benutzerebenen durch die externe Ausführung der meisten Funktionen der Steuerungsebene. Außerdem minimiert die Effizienz der Back-Office-Skalierung mit einer einzigen disaggregierten Steuerungsebene die Anzahl der Sitzungen zu Servern auf Richtlinienebene, Bereitstellungstools und Telemetriesammlern.

• OPEX-Einsparungen durch vereinfachtes Management. Für die Bereitstellung einer disaggregierten Steuerungsebene ist es nicht erforderlich, eine Steuerungsebene auf nachgeschalteten Benutzerebenen bereitzustellen.

• Optimierte Software-Upgrades, wenn auf die Steuerungsebene ausgerichtete Verbesserungen erforderlich sind, um neue Anwendungsfälle zu ermöglichen. Sie können z. B. die Software einer disaggregierten Steuerungsebene unabhängig von der Software einer Benutzerebene aktualisieren.

• Verbesserter Return on Investment und verbesserte Gesamtbetriebskosten. Diese finanziellen Vorteile ergeben sich aus der Nutzung Ihrer vorhandenen integrierten BNG-Hardwaregeräte, indem Sie sie als BNG-Benutzerebenen umfunktionieren.

Juniper BNG CUPS wird für die folgenden Zwecke verwendet:

• Intelligente Abonnentenplatzierung

  Bei dieser Platzierung wird von einer Multi-Service-Netzwerkarchitektur ausgegangen, bei der Breitband-Edge-Services von mehreren Standorten aus bereitgestellt werden. Einige Dienste stammen von verteilten Breitband-Edge-Routern in der Nähe der Teilnehmer. Andere Services sind zentralisierter und werden vom Point of Presence (POP)-Standort des Service Providers aus bedient. Eine externe Steuerungsebene, die auf einem x86-Computer ausgeführt wird, interagiert mit der Richtlinienebene und den Back-Office-Systemen, um die Platzierung von Abonnentendiensten pro Abonnent und pro Dienst zu optimieren.

• Load Balancing von Abonnenten über einen Pool von Breitband-Edge-Routern

  Telekommunikationsunternehmen treiben die Entwicklung von Breitbandnetzen voran. Bei diesen Entwürfen werden Gruppen von Breitband-Edge-Netzwerkelementen zusammengefasst. Außerdem werden externe Breitbandsteuerungsebenen verwendet, um den Teilnehmerdatenverkehr über den Pool von Breitband-Edge-Routern auszugleichen. In diesem Anwendungsfall können Sie die Breitbandsteuerungsebene verwenden, um eine Bereitstellungsänderung innerhalb des Zugangsnetzwerks auszulösen. Diese Änderung der Bereitstellung führt dazu, dass der Teilnehmer zum am wenigsten ausgelasteten Breitband-Edge-Router geleitet wird.

• Verwaltung von IP-Adresspools

  Da Breitband-Edge-Router zunehmend näher am Teilnehmer eingesetzt werden, ist es für Telekommunikationsunternehmen eine Herausforderung, IP-Adresspools für ihren Teilnehmerstamm zu verwalten. Bei verteilten Breitband-Edge-Routern müssen Telekommunikationsunternehmen Adresspools in kleineren, detaillierteren Adresspool-Blöcken zuweisen. Ein Telekommunikationsunternehmen kann eine disaggregierte Breitband-Steuerungsebene verwenden, um die Auslastung des IP-Adresspools zu überwachen und eine optimierte Verteilung des IP-Adresspools über Breitband-Edge-Router auszulösen.

Um die Vorteile von Juniper BNG CUPS nutzen zu können, müssen Sie die BNG-Architektur von einem aggregierten BNG in ein disaggregiertes BNG ( Juniper BNG CUPS) ändern. In einem disaggregierten BNG ist die Steuerungsebene (Juniper BNG CUPS Controller) von der Benutzerebene (Juniper BNG User Plane) getrennt. Aggregierte BNG-Funktionen werden in die Funktionen der Steuerungsebene und die Funktionen der Benutzerebene unterteilt. Disaggregierte BNG definiert Verwaltungs-, Status- und Steuerungspaketschnittstellen zwischen der Steuerungsebene und der Benutzerebene.

Die Spezifikation TR-459 Control and User Plane Separation for a Disaggregated BNG des Broadband Forum standardisiert die Funktionen und Schnittstellen der Steuerungsebene und der Benutzerebene (weitere Informationen finden Sie unter TR-459 Control Plane and User Plane Separation for a Disaggregated BNG.

Die BNG CUPS-Lösung von Juniper ist eine Cloud-Anwendung, die in einer Kubernetes-Umgebung ausgeführt wird und aus Folgendem besteht:

• Eine Cloud-Steuerungsebene. In Juniper BNG CUPS heißt die Steuerungsebene Juniper BNG CUPS Controller (BNG CUPS Controller). Es unterstützt die folgenden Funktionen:

  • DHCP

  • ÖPP/PPPoE

  • L2TP (LAC/LNS)

  • AAA

• Benutzerebenen auf Routern der MX-Serie. In Juniper BNG CUPS werden die Benutzerebenen als Juniper BNG-Benutzerebenen (BNG User Planes) bezeichnet.

• Zentralisierte Adresspool-Verwaltung.

  Hinweis:

  Juniper Address Pool Manager ist eine von Juniper BNG CUPS getrennte Anwendung. Sie müssen es separat erwerben und dann für den Betrieb mit Juniper BNG CUPS konfigurieren.

Die TR-459 Control Plane and User Plane Separation for a Disaggregated BNG (TR-459 ) Spezifikation wurde vom Broadband Forum erstellt, um eine disaggregierte BNG-Architektur zu definieren. Abbildung 2 aus der TR-459-Spezifikation zeigt die Platzierung von Funktionsblöcken auf der Steuerungsebene und der Benutzerebene.

Eine Kombination der Funktionen der Steuerungsebene wird als Steuerungsebene des disaggregierten BNG (DBNG-CP) bezeichnet. In ähnlicher Weise wird eine Kombination der benutzerebenenspezifischen Funktionen als Benutzerebene des disaggregierten BNG (DBNG-UP) bezeichnet.

Es gibt drei Arten von Schnittstellen zwischen der Steuerungsebene und der Benutzerebene:

• Verwaltungsschnittstelle (Mi):

  • Wird verwendet, um eine Benutzerebene zu konfigurieren

  • Wird verwendet, um Statusinformationen auf Benutzerebene abzurufen

• Control Packet Redirect Interface (CPRi): Wird für disaggregierten BNG-Kontrolldatenverkehr verwendet

• Zustandskontrollschnittstelle (SCi):

  • Wird verwendet, um Zuordnungen auf Benutzerebene zu identifizieren und zu bilden

  • Wird verwendet, um den Abonnentenstatus von der Steuerungsebene zur Benutzerebene zu programmieren

  • Wird verwendet, um Abonnentenstatistiken von der Benutzerebene zu sammeln

Die Funktionen der Steuerungsebene und der Benutzerebene bilden zusammen mit den Schnittstellen die disaggregierte BNG-Architektur, wie sie vom TR-459-Standard vorgeschlagen wird. Weitere Informationen finden Sie im TR-459 Control and User Plane Separation for a Disaggregated BNG from Broadband Forum.

• Empfohlene Stapelmodelle:

  • DHCP-Server mit einem Stack

  • DHCP-Server Einzelsitzung Dual Stack

  • DHCP-Relay mit einem Stack

  • DHCP-Relay Einzelsitzung Dual Stack

    Hinweis:

    DHCP Relay ist vom Breitbandforum noch nicht standardisiert. Es wird empfohlen, ein lokales Servermodell zu verwenden oder Adressen über eine externe Entität wie den Adresspool-Manager zuzuweisen. (Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zum Adresspool-Manager .)

  • PPP-Dual-Stack

  • L2TP

  • Dynamische VLANs (für DHCP und PPP)

ZUSAMMENFASSUNG In diesem Thema werden die vom BNG CUPS Controller unterstützten Skalierungswerte und die Anforderungen für die Kubernetes-Topologie aufgeführt.

Ein einzelner BNG-CUPS-Controller unterstützt die folgende Anzahl von Teilnehmern und BNG-Benutzerebenen:

• Ein BNG CUPS Controller kann bis zu 512K Abonnenten unterstützen.

• Ein BNG-CUPS-Controller kann bis zu 16 BNG-Benutzerebenen unterstützen.

BNG CUPS Controller läuft in einer Kubernetes-Umgebung.

Für die Kubernetes-Umgebung sind die folgenden Geräte erforderlich:

• Primärer Knoten

• Worker-Knoten (Sie müssen mindestens drei haben)

  Hinweis:

  Informationen zu den Systemanforderungen für den primären Knoten und den Worker-Knoten finden Sie unter Installieren von Juniper BNG CUPS.

• AAA-Server

• DHCP-Server

• BNG-Benutzerebenen – Router der MX-Serie von Juniper

Da der BNG CUPS-Controller und die BNG-Benutzerebenen getrennt sind, müssen Sie Konfigurationen sowohl auf dem BNG CUPS-Controller als auch auf den BNG-Benutzerebenen durchführen. Sie führen die meisten Konfigurationen auf dem BNG CUPS Controller durch.

Konfigurieren Sie die folgenden Funktionen auf dem BNG-CUPS-Controller:

• Abonnentenverwaltung

• Dynamische Profile

• Autosense-VLAN

• DHCP

• PPP

• L2TP

• Zugriff auf die Geräteverwaltung

  • RADIUS

  • Authentifizierungsprofil

  • Adressvergabe

• Abonnenten-Firewall

• Abonnenten-Serviceklasse (CoS)

Konfigurieren Sie die folgenden Funktionen auf den BNG-Benutzerebenen:

Hinweis:

Anweisungen zur Migrationskonfiguration finden Sie unter Konfigurieren der Abonnentenverwaltung mit Juniper BNG CUPS.

Juniper BNG CUPS unterteilt die Betriebsbefehle in BNG CUPS Controller- und BNG User Plane-Befehle. Die meisten BNG-bezogenen Befehle werden auf dem BNG-CUPS-Controller ausgeführt. Um die Fehlerbehebung zu erleichtern, werden einige der Betriebsbefehle auf den BNG-Benutzerebenen ausgeführt.

Nachfolgend finden Sie eine zusammenfassende Liste der Funktionskomponenten und der Orte, an denen Sie deren Vorgänge ausführen.

Hinweis:

Einen vollständigen Befehlssatz finden Sie im Juniper BNG CUPS-Benutzerhandbuch.

Sie führen Betriebsbefehle für die folgenden Funktionskomponenten auf dem BNG CUPS Controller aus:

• Knotenverwaltung

• DHCP

• PPP

• L2TP

• DVLAN

• AAA

• Abonnentenverwaltung

Sie führen Betriebsbefehle für die folgenden Funktionskomponenten auf der BNG-Benutzerebene aus:

• Knotenverwaltung

• Abonnentenverwaltung

Viele der vorhandenen Mechanismen zur Fehlerbehebung bei BNGs der MX-Serie sind für die Fehlerbehebung bei Juniper BNG CUPS verfügbar. Der größte Teil der BNG-Funktionalität befindet sich auf dem BNG-CUPS-Controller. Daher führen Sie den Großteil der Fehlerbehebung am BNG CUPS-Controller durch.

Die folgenden Fehlerbehebungsmechanismen sind auf dem BNG CUPS Controller verfügbar:

• Trace-Protokolle

• Protokolle mit gemeinsam genutztem Speicher

• Betriebs- und Fehlerbehebungsbefehle für die folgenden Komponenten:

  • Knotenverwaltung

  • DHCP

  • PPP

  • L2TP

  • DVLAN

  • AAA

  • Abonnentenverwaltung

Die folgenden Fehlerbehebungsmechanismen sind auf der BNG User Plane verfügbar:

• Trace-Protokolle

• Protokolle mit gemeinsam genutztem Speicher

• Betriebs- und Fehlerbehebungsbefehle für die folgenden Komponenten:

  • Knotenverwaltung

  • Abonnentenverwaltung

Der BNG CUPS Controller führt einen Kubernetes-Cluster in zwei Pods aus. Ein Pod ist für den BNG CUPS Controller und ein weiterer Pod für den State Cache. Der Status-Cache-Pod sichert alle Sitzungen und den Status des BNG-CUPS-Controllers im Hochverfügbarkeitsmodus.

Im Falle eines Ausfalls eines BNG CUPS Controller-Containers erstellt Kubernetes einen neuen BNG CUPS Controller-Container. Der BNG CUPS Controller bezieht seine Informationen aus dem State Cache Container und baut einen neuen Zustand auf. Nachdem alle Zustände erstellt wurden, verbindet sich der BNG-CUPS-Controller erneut mit den BNG-Benutzerebenen und macht dort weiter, wo er aufgehört hat. BNG-Benutzerebenen leiten den Datenverkehr während eines Ausfalls des BNG-CUPS-Controllers weiter. Es sind keine neuen Anmeldungen zulässig, bis sich der BNG CUPS-Controller erholt hat.

Abbildung 3 zeigt den BNG CUPS Controller-Container und den State Cache-Container.

Die Hochverfügbarkeit von BNG User Plane ähnelt der, die heute von der MX-Serie unterstützt wird, mit Hochverfügbarkeitsunterstützung zwischen den Routing-Engines. Status- und andere Informationen werden in einem Hochverfügbarkeitsmodus über die Routing-Engines repliziert. Bei einem ordnungsgemäßen Routing-Engine-Switchover (GRES) übernimmt die Standby-Routing-Engine sofort die aktive Routing-Engine.

Abbildung 4 zeigt die Hochverfügbarkeit der BNG-Benutzerebene und die GRES-Unterstützung zwischen RE0 und RE1.