주니퍼 클라우드 네이티브 라우터 개요

개요

5G는 더 높은 대역폭, 더 짧은 지연 시간 및 더 큰 용량을 실현하는 동시에 기지국 또는 셀 사이트 수 증가, 더 큰 용량의 더 많은 백홀 링크, 더 많은 셀 사이트 라우터 및 어그리게이션 라우터와 같은 새로운 인프라 과제를 야기합니다. 서비스 프로바이더는 클라우드 네이티브 인프라를 분산형 RAN(D-RAN) 토폴로지로 통합하고 있습니다. 이러한 토폴로지는 일반적으로 전력, 공간 및 냉각이 제한된 소규모 임대 공간입니다. 무선 액세스 네트워크(RAN)의 세분화와 클라우드 하이퍼스케일러로의 5G 데이터센터의 확장으로 인해 클라우드 네이티브 라우팅에 대한 새로운 요구 사항이 추가되었습니다.

주니퍼 클라우드 네이티브 라우터는 서비스 프로바이더에게 5G 출시를 위한 확장 요구 사항을 롤아웃할 수 있는 유연성을 제공하여 CapEx와 OpEx를 모두 줄입니다.

주니퍼 클라우드 네이티브 라우터(JCNR)는 주니퍼의 입증된 라우팅 기술을 컨트롤러로 Junos cRPD(containerized routing protocol daemon) 와 고성능 DPDK(Data Plane Development Kit) 또는 eBPF(extended Berkley Packet Filter) XDP(eXpress Data Path) 데이터 경로 기반 vRouter 포워딩 플레인을 결합한 컨테이너화된 라우터입니다. Kubernetes에서 구현되며 Kubernetes 컨테이너 네트워크 인터페이스(CNI) 프레임워크와 원활하게 상호 작용합니다.

사용 사례

클라우드 네이티브 라우터의 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 무선 액세스 네트워크(RAN)

  새로운 5G 전용 사이트는 중앙 집중식 RAN(C-RAN)과 분산형 RAN(D-RAN)이 혼합되어 있습니다. C-RAN 사이트는 일반적으로 통신사가 소유한 대규모 사이트이며 물리적 라우터를 계속 구축합니다. 반면 D-RAN 사이트는 사용자와 더 가까운 수만 개의 소규모 사이트입니다. CapEx 및 OpEx의 최적화는 많은 수의 D-RAN 사이트에 있어 큰 요소입니다. 이러한 사이트는 일반적으로 공간, 전력 및 냉각 용량이 제한된 임대됩니다. 모바일 코어로 다시 전송하기 위한 임용 회선을 통한 연결은 제한적입니다. 주니퍼 클라우드 네이티브 라우터는 D-RAN의 제약 조건에서 작동하도록 설계되었습니다. 분산 장치(DU)와 통합되어 기존 1U 서버에 설치할 수 있습니다.

• 통신사 가상 프라이빗 클라우드(VPC)

  5G 데이터센터는 더 많은 무선 사이트를 지원하기 위해 클라우드 하이퍼스케일러로 확장되고 있습니다. 퍼블릭 클라우드 환경에서 사용할 수 있는 클라우드 네이티브 라우팅은 MPLS, 서비스 품질(QoS), L3 VPN 등과 같은 통신사 VPC의 라우팅 요구 사항을 지원하지 않습니다. 주니퍼 클라우드 네이티브 라우터는 고급 라우팅 기능을 제공하면서 클라우드 네이티브 Kubernetes 구성 요소로 관리되는 컨테이너화된 네트워크 기능(CNF)으로 클라우드에 직접 통합됩니다.

아키텍처 및 주요 구성 요소

주니퍼 클라우드 네이티브 라우터는 컨트롤 플레인(클라우드 네이티브 라우터 컨트롤러)으로서의 Junos 컨테이너화 라우팅 프로토콜 데몬(cRPD) 으로 구성되어 토폴로지 검색, 경로 광고 및 포워딩 정보 베이스(FIB) 프로그래밍은 물론 동적 언더레이 및 오버레이를 제공합니다. DPDK(Data Plane Development Kit) 또는 eBPF XDP datapath 지원 vRouter를 포워딩 플레인으로 사용하여 포드 및 프로토콜 세션용 호스트 경로 I/O의 애플리케이션에 대한 패킷 포워딩 기능을 제공합니다. 세 번째 구성 요소는 클라우드 네이티브 라우터 컨테이너 네트워크 인터페이스(CNI)로, 보조 CNI로서 Kubernetes와 상호 작용하여 포드 인터페이스를 생성하고 주소를 할당하며 라우터 구성을 생성합니다. 또한 CNI는 KuberVirt를 사용하여 생성된 가상 머신에 대한 네트워킹을 제공합니다.

DPDK(Data Plane Development Kit)는 오픈 소스 라이브러리 및 드라이버 집합입니다. DPDK는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 DMA(Direct Memory Access) 패킷을 애플리케이션의 주소 공간으로 직접 전송할 수 있도록 하여 빠른 패킷 처리를 가능하게 합니다. 애플리케이션은 NIC에서 인터럽트의 오버헤드를 피하기 위해 패킷을 폴링합니다. DPDK와 통합하면 vRouter가 커널 모듈로 실행될 때보다 초당 더 많은 패킷을 처리할 수 있습니다.

eBPF(Extended Berkley Packet Filter)는 샌드박스 가상 머신 내부에서 사용자 정의 프로그램을 실행하는 Linux 커널 기술입니다. 이를 통해 낮은 수준의 네트워킹 프로그램이 최적의 성능으로 실행될 수 있습니다. eXpress 데이터 경로(XDP) 프레임워크는 eBPF 프로그램에 대한 고속 패킷 처리를 지원합니다. 클라우드 네이티브 라우터는 eBPF XDP 데이터 경로 기반 vRouter를 지원합니다.

이 통합 솔루션에서 클라우드 네이티브 라우터 컨트롤러는 고성능 원격 프로시저 호출 기반 서비스인 gRPC를 사용하여 메시지를 교환하고 vRouter와 통신하므로 완전한 기능을 갖춘 클라우드 네이티브 라우터가 생성됩니다. 이러한 긴밀한 커뮤니케이션을 통해 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 패브릭 및 워크로드 인터페이스에 대해 알아보십시오.

• 필요에 따라 Kubernetes Pod에 대한 DPDK 또는 커널 기반 인터페이스를 프로비저닝합니다.

• Pod에 대한 IPv4 및 IPv6 주소 할당을 구성합니다.

• IS-IS, BGP, OSPF 등과 같은 라우팅 프로토콜을 실행합니다.

특징

• Helm을 사용하여 범용 컴퓨팅 디바이스에 손쉽게 구축, 제거 및 업그레이드할 수 있습니다.

• DPDK 기반 JCNR-vRouter를 통한 패킷 전달 성능 향상.

• 소프트웨어의 전체 라우팅, 스위칭 및 포워딩 스택.

• 즉시 사용 가능한 소프트웨어 기반 개방형 무선 액세스 네트워크(O-RAN) 지원.

• 컨테이너화된 구축으로 빠른 가동.

• 확장성이 뛰어난 솔루션.

• CNF(Container Network Function) 또는 CNI(Container Network Interface) 모드에서 구축 가능합니다.

• Pod 및 KuberVirt 기반 VM에 대한 CNI 지원.

• 전송 게이트웨이, 라우팅 프로토콜 지원, BFD, VRRP, VRF-Lite, EVPN Type-5, ECMP 및 BGP 번호가 지정되지 않음, 액세스 제어 목록, SRv6과 같은 L3 기능.

• MAC 학습, MAC 에이징, MAC 제한, 네이티브 VLAN, L2 통계 및 액세스 제어 목록(ACL)과 같은 L2 기능.

• 관리 트래픽을 위한 RU(Radio Unit)에 대한 L2 도달 가능성.

• 5G 밀리미터파 DU 또는 4G DU와 같은 물리적 분산 유닛(DU)에 대한 L2 또는 L3 연결성

• VLAN 태깅 및 브리지 도메인.

• 트렁크 및 액세스 포트.

• 이더넷 NIC에서 여러 가상 기능(VF)을 지원합니다.

• 결합된 VF 인터페이스 지원.

• 패브릭 인터페이스에서 송신 브로드캐스트, 알 수 없는 유니캐스트 및 멀티캐스트 트래픽의 속도 제한.

• IPv4 및 IPv6 라우팅.