RU188264U1 - Subscriber network device with virtualized network functions - Google Patents
Subscriber network device with virtualized network functions Download PDFInfo
- Publication number
- RU188264U1 RU188264U1 RU2018141844U RU2018141844U RU188264U1 RU 188264 U1 RU188264 U1 RU 188264U1 RU 2018141844 U RU2018141844 U RU 2018141844U RU 2018141844 U RU2018141844 U RU 2018141844U RU 188264 U1 RU188264 U1 RU 188264U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- bus
- microcontroller
- fpga
- Prior art date
Links
- 230000006870 function Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/54—Store-and-forward switching systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к системам передачи данных, в частности к системам с использованием виртуализации абонентских сетевых устройств (vCPE).The utility model relates to data transmission systems, in particular to systems using subscriber network device virtualization (vCPE).
Абонентское сетевое устройство с виртуализированными сетевыми функциями, содержащее микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, связанные шиной с микроконтроллером, порты ввода информации, соединенные шиной адреса и данных с микроконтроллером, отличающееся тем, что в него дополнительно введены сервисный процессор (ВМС), второй вход/выход которого соединен шиной с микроконтроллером, модуль высокоскоростной обработки пакетных данных с неблокируемой высокоскоростной матрицей коммутации на базе ПЛИС (FPGA), первый вход/выход которого соединен шиной с сервисным процессором (ВМС), приемопередающие модули Ethernet (PHY), первые входы/выходы которых соединены шиной со вторыми входами/выходами модуля высокоскоростной обработки пакетных данных с неблокируемой высокоскоростной матрицей коммутации на базе ПЛИС (FPGA); вторые порты ввода/вывода информации, первые входы которых соединены со вторыми входами/выходами приемопередающих модулей Ethernet (PHY), а вторые входы/выходы являются входами/выходами устройства; датчик температуры окружающей среды, датчик температуры системы охлаждения, блок WiFi, блок индикации, блок NIC, блок LTE, выходы которых соединены через шину адреса и данных с третьим входом сервисного процессора (ВМС). A subscriber network device with virtualized network functions, comprising a microcontroller, read-only memory, random access memory, connected to the microcontroller bus, information input ports connected to the address and data bus with the microcontroller, characterized in that a service processor (Navy) is additionally inserted into it, the second input / output of which is connected by a bus to the microcontroller, a module for high-speed processing of packet data with a non-blocking high-speed switching matrix and the FPGA, the first input / output of which is connected by a bus to a service processor (Navy), Ethernet transceiver modules (PHY), the first inputs / outputs of which are connected by a bus to the second inputs / outputs of a high-speed packet data processing module with a non-blocking high-speed switching matrix based on FPGA (FPGA); second information input / output ports, the first inputs of which are connected to the second inputs / outputs of the Ethernet transceiver modules (PHY), and the second inputs / outputs are the inputs / outputs of the device; ambient temperature sensor, temperature sensor of the cooling system, WiFi unit, display unit, NIC unit, LTE unit, the outputs of which are connected via the address and data bus to the third input of the service processor (IUD).
Description
Полезная модель относится к системам передачи данных, в частности к системам с использованием виртуализации абонентских сетевых устройств (vCPE).The utility model relates to data transmission systems, in particular to systems using subscriber network device virtualization (vCPE).
Операторы связи ищут новые пути генерации потоков прибыли, более гибкой организации предоставления услуг, сокращения затрат на обслуживание инфраструктуры и автоматизации управления. Ответом на подобные потребности является концепция NFV (Network Function Virtualization) - виртуализация сетевых функций. Разработчики решений пытаются предложить операторам новые бизнес-кейсы, которые бы сделали применение технологии экономически эффективным. Среди потенциально привлекательных кейсов выделяется vCPE (virtual Customer Premises Equipment или «виртуализация абонентских сетевых устройств»).Telecommunications operators are looking for new ways to generate revenue streams, more flexible organization of service delivery, reducing infrastructure maintenance costs and management automation. The answer to these needs is the concept of NFV (Network Function Virtualization) - virtualization of network functions. Solution developers are trying to offer operators new business cases that would make the use of technology cost-effective. Among the potentially attractive cases vCPE stands out (virtual Customer Premises Equipment or “virtualization of subscriber network devices”).
Одним из основных подходов к внедрению vCPE является Edge модель, где все виртуальные функции размещаются на стороне клиента на недорогом устройстве (микро-сервере с достаточным количеством Ethernet-портов), который является локальной NFV инфраструктурой (NFVI) для конкретного заказчика. При использовании подхода с созданием небольшой виртуальной инфраструктуры на клиентских устройствах не нужно огромного пула ресурсов и затраты появляются только в тот момент, когда клиент заказывает услугу.One of the main approaches to implementing vCPE is the Edge model, where all virtual functions are located on the client side on an inexpensive device (micro-server with a sufficient number of Ethernet ports), which is a local NFV infrastructure (NFVI) for a specific customer. When using the approach with creating a small virtual infrastructure on client devices, you do not need a huge pool of resources and costs appear only at the moment when the client orders the service.
Наиболее близким техническим решением, отвечающим требованиям виртуализации абонентских сетевых устройств, является устройство, описанное в статье «Оценка эффективности архитектур сетевых процессоров» (Грищенко В.И., Ладыженский Ю.В., Юнис М. Основные направления развития современных сетевых процессоров / Д.Д. Моргайлов, Ю.В. Ладыженский, М. Юнис // HayKOBi пращ ДонНТУ. - Донецк, 2011. - (Серия «Iнформатика, кiбернетика та обчислювальна технiка»). - №14 (188). - с. 123-127.) - прототип.The closest technical solution that meets the requirements of virtualization of subscriber network devices is the device described in the article "Evaluation of the effectiveness of network processor architectures" (Grishchenko V.I., Ladyzhensky Yu.V., Yunis M. The main directions of development of modern network processors / D. D. Morgailov, Yu.V. Ladyzhensky, M. Yunis // HayKOBi sling DonNTU. - Donetsk, 2011. - (Series "Informatics, cybernetics and obucenvlyuvalnaya tekhnika"). - No. 14 (188). - pp. 123-127 .) is a prototype.
Данное устройство содержит микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, порты ввода информации, соединенные шиной адреса и данных с микроконтроллером.This device contains a microcontroller, read-only memory, random access memory, input ports, connected to the address and data bus with the microcontroller.
Цель полезной модели - получить дополнительную функциональность устройства за счет выделенного интерфейса управления для наиболее критичных удаленных узлов в случае аварийных ситуаций и потери связи (возможно управление как по выделенному Ethernet интерфейсу или через LTE модем).The purpose of the utility model is to obtain additional device functionality due to a dedicated control interface for the most critical remote nodes in case of emergency and loss of communication (it is possible to control either via a dedicated Ethernet interface or through an LTE modem).
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, порты ввода информации, соединенные шиной адреса и данных с первым микроконтроллером, отличающееся тем, что в него дополнительно введены сервисный процессор (ВМС), второй вход/выход которого соединен шиной с микроконтроллером, модуль высокоскоростной обработки пакетных данных с неблокируемой высокоскоростной матрицей коммутации на базе ПЛИС (FPGA), первый вход/выход которого соединен шиной с сервисным процессором (ВМС), приемопередающие модули Ethernet (PHY), первые входы/выходы которых соединены шиной со вторыми входами/выходами модуля высокоскоростной обработки пакетных данных с неблокируемой высокоскоростной матрицей коммутации на базе ПЛИС (FPGA); вторые порты ввода/вывода информации, первые входы которых соединены со вторыми входами/выходами приемопередающих модулей Ethernet (PHY), а вторые входы/выходы являются входами/выходами устройства; датчик температуры окружающей среды иThis goal is achieved in that in a device containing a microcontroller, read-only memory, random access memory, information input ports connected by an address and data bus to the first microcontroller, characterized in that a service processor (Navy) is additionally inserted into it, the second input / the output of which is connected by a bus to the microcontroller, a high-speed packet data processing module with a non-blocking high-speed FPGA-based switching matrix, the first input / output of which is connected a bus with a service processor (Navy), Ethernet transceiver modules (PHY), the first inputs / outputs of which are connected by a bus to the second inputs / outputs of a high-speed packet data processing module with a non-blocking high-speed FPGA-based switching matrix; second information input / output ports, the first inputs of which are connected to the second inputs / outputs of the Ethernet transceiver modules (PHY), and the second inputs / outputs are the inputs / outputs of the device; ambient temperature sensor and
датчик температуры системы охлаждения, выходы которых соединены со входами портов ввода информации, а блоки WiFi, индикации, NIC и LTE, выходы которых соединены через шину адреса и данных с третьим входом сервисного процессора (ВМС).temperature sensor of the cooling system, the outputs of which are connected to the inputs of the information input ports, and WiFi, indication, NIC and LTE blocks, the outputs of which are connected via the address and data bus to the third input of the service processor (Navy).
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемая система соответствует критерию «новизна».Comparison with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new units and their connections between them. Thus, the claimed system meets the criterion of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей устройства. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».A comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the listed elements used in the blocks are known, however, their introduction in this connection with other elements leads to the expansion of the functionality of the device. This confirms the conformity of the technical solution to the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 представлена структура абонентского сетевого устройства с виртуализированными сетевыми функциями в составе: микроконтроллер 1, модуль высокоскоростной обработки пакетных данных с неблокируемой высокоскоростной матрицей коммутации на базе ПЛИС (FPGA) 2, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3, порты ввода информации 5, шина адреса и данных 7, датчик температуры окружающей среды 10, датчик температуры системы охлаждения 11, приемопередающие модули Ethernet (PHY) 12, вторые порты ввода/вывода информации 13; блок WiFi 6, модуль LTE 15, модуль NIC 9, блок индикации 8.In FIG. 1 shows the structure of a subscriber network device with virtualized network functions consisting of:
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Для подключения удаленных офисов, подразделений и т.п., имеющих собственную локальную сеть, с применением сервисов точка-точка, точка-многоточка и многоточка-многоточка необходима установка специального оборудования, размещаемого на стороне заказчика, однако обслуживаемого централизованно (например, поставщиком услуги или центральным офисом). В этом случае наиболее современным подходом является внедрение концепции SDN/SD-WAN и поддержка сервисов NFV, внедряемых централизованно (например, в дата-центре оператора) или распределено (как на vCPE, так и на опорной сети, и в дата-центре).To connect remote offices, departments, etc., having their own local area network, using point-to-point, point-to-multipoint, and multipoint-to-multipoint services, it is necessary to install special equipment located on the customer’s side, but serviced centrally (for example, by a service provider or central office). In this case, the most modern approach is the introduction of the SDN / SD-WAN concept and support for NFV services implemented centrally (for example, in the operator’s data center) or distributed (both on vCPE, on the core network, and in the data center).
Внедрение NFV позволит операторам и крупным корпоративным заказчикам трансформировать сетевую инфраструктуру за счет отказа от использования специализированного сетевого оборудования в пользу полностью программных и виртуализированных решений.The introduction of NFV will allow operators and large corporate customers to transform the network infrastructure by eliminating the use of specialized network equipment in favor of fully software and virtualized solutions.
Для применения технологии NFV необходима виртуализация абонентского оборудования путем использования vCPE. При подключении нового клиента, помимо установки демаркационного устройства, которое разделяет сеть клиента и сеть оператора, перед сервис-провайдером часто возникает задача реализации дополнительных функций - например, для контроля и управления соединениями и трафиком, решения бизнес-задач клиента и т.д. Так, многим корпоративным заказчикам требуются такие дополнительные функции, как межсетевой экран (Firewall), поддержка VPN и защита от DDoS.To use NFV technology, virtualization of subscriber equipment is required by using vCPE. When connecting a new client, in addition to installing a demarcation device that separates the client’s network and the operator’s network, the service provider often has the task of implementing additional functions - for example, to control and manage connections and traffic, solve client business problems, etc. So, many corporate customers require additional features such as a firewall, VPN support, and DDoS protection.
Для того чтобы реализовать такие сервисы сегодня, нужно доставить, установить, настроить, а затем еще и обслуживать соответствующее оборудование на стороне клиента. NFV помогает решить эту задачу гораздо более эффективным образом, а именно за счет виртуализации сетевых функций в программных приложениях, которые можно запустить как на обычных серверах, так и на виртуальных машинах, работающих на этих серверах. В этом случае оператор может, используя лишь одно сетевое интерфейсное устройство для разграничения трафика, «разместить» все остальные функции, такие как межсетевой экран, на своей территории, а для упрощения сети и управления ею, в частности для построения цепочек сервисов, внедрить SDN.In order to implement such services today, you need to deliver, install, configure, and then also maintain the appropriate equipment on the client side. NFV helps to solve this problem in a much more efficient way, namely due to virtualization of network functions in software applications that can be run both on ordinary servers and on virtual machines running on these servers. In this case, the operator can, using only one network interface device to differentiate traffic, “place” all other functions, such as a firewall, on its territory, and to simplify the network and manage it, in particular for building service chains, implement SDN.
Основное назначение предлагаемого устройства - построение сети архитектуры SD-WAN операторами связи и для корпоративных сетей. Для этого используются устройства vCPE, устанавливаемые на стороне сети заказчика и позволяющие реализовывать SDN подход к управлению сетями и внедрению сервисов согласно идеологии NFV.The main purpose of the proposed device is the construction of the SD-WAN architecture network by telecom operators and for corporate networks. For this, vCPE devices are used that are installed on the customer’s network side and allow implementing the SDN approach to network management and service implementation according to the NFV ideology.
Для реализации абонентского сетевого устройства с виртуализированными сетевыми функциями (vCPE) взята известная структура построения сетевых процессоров (прототип) с центральным процессором (CPU) 1, связанным шиной адреса и данных 7 с портами ввода информации 5, и шинами с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 3 и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 4. CPU 1 также связан шиной с сервисным процессором (ВМС) 14. Использование микросхем FPGA 2 дает необходимую гибкость при разработке аппаратной логики обработки сетевого трафика, а также возможность реализации дополнительного функционала при изменении конкурентной среды без изменения архитектуры устройства.To implement a subscriber network device with virtualized network functions (vCPE), a well-known structure for building network processors (prototype) with a central processing unit (CPU) 1, an address and
Входы портов ввода информации 5 (фиг. 1) соединены с датчиками температуры окружающей среды 10 и температуры системы охлаждения vCPE 11, что позволяет контролировать через сервисный процессор (ВМС) 14 температурный режим работы устройства.The inputs of the information input ports 5 (Fig. 1) are connected to the sensors of the ambient temperature 10 and the temperature of the vCPE 11 cooling system, which makes it possible to control the temperature mode of the device through the service processor (IUD) 14.
Приемопередающие модули Ethernet (PHY) 12 - интегральная схема, предназначенная для выполнения функций физического уровня сетевой модели OSI.Ethernet Transceiver Modules (PHY) 12 is an integrated circuit designed to perform the physical layer functions of the OSI network model.
Микросхемы PHY позволяют другим микросхемам канального уровня, называемыми MAC, подключиться к физической среде передачи, такой как оптическое волокно или медный кабель. Стандартный микрочип PHY включает в себя модули подуровня физического кодирования (PCS, Physical Coding Sublayer) и подуровня среды передачи (PMD, Physical Medium Dependent). Модуль подуровня физического кодирования выполняет функции кодирования и декодирования передаваемого и принимаемого потока данных. Целью кодирования является упрощение процесса восстановления потока данных приемником.PHYs allow other link-level chips, called MACs, to connect to a physical transmission medium, such as optical fiber or copper cable. The standard PHY microchip includes modules of the physical coding sublayer (PCS, Physical Coding Sublayer) and the transmission medium sublevel (PMD, Physical Medium Dependent). The physical coding sublevel module performs the functions of encoding and decoding the transmitted and received data stream. The purpose of coding is to simplify the process of recovering data stream by the receiver.
Сервисный процессор ВМС (Baseboard management controller) 14 - это микросхема-контроллер. Сервисный процессор ВМС 14 работает независимо от микроконтроллера 1, BIOS и операционной системы. Ошибки, возникающие в любом из этих элементов, не способны повлиять на его работу. Микроконтроллер в составе сервисного процессора ВМС имеет собственный процессор, память, сетевой интерфейс, поэтому доступен, даже если сам микроконтроллер выключен.Service processor Navy (Baseboard management controller) 14 - a chip controller. Service processor Navy 14 operates independently of
Блок NIC 9 необходим для высококритичных узлов, на которых требуется гарантированный доступ по управлению в случае отсутствия доступа по основным каналам связи.The NIC 9 unit is necessary for highly critical nodes where guaranteed management access is required in case of lack of access through the main communication channels.
Блок LTE 15 требуется в случае невозможности предоставить выделенный проводной канал связи для интерфейса управления.An
Таким образом, ВМС позволит гарантированно получить доступ к интерфейсу управления в случае обрыва связи или нарушения микрокода vCPE.Thus, the Navy will provide guaranteed access to the control interface in the event of a disconnection or violation of the vCPE microcode.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141844U RU188264U1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Subscriber network device with virtualized network functions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141844U RU188264U1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Subscriber network device with virtualized network functions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU188264U1 true RU188264U1 (en) | 2019-04-04 |
Family
ID=66087851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141844U RU188264U1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Subscriber network device with virtualized network functions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU188264U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140201374A1 (en) * | 2013-01-11 | 2014-07-17 | Futurewei Technologies, Inc. | Network Function Virtualization for a Network Device |
RU179300U1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
RU179335U1 (en) * | 2017-12-20 | 2018-05-08 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
RU180801U1 (en) * | 2018-03-07 | 2018-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
-
2018
- 2018-11-28 RU RU2018141844U patent/RU188264U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140201374A1 (en) * | 2013-01-11 | 2014-07-17 | Futurewei Technologies, Inc. | Network Function Virtualization for a Network Device |
RU179300U1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
RU179335U1 (en) * | 2017-12-20 | 2018-05-08 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
RU180801U1 (en) * | 2018-03-07 | 2018-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" | Subscriber network device with virtualized network functions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5524113A (en) | ATM switch interface | |
RU179335U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
RU180801U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
RU179300U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
US20200244579A1 (en) | Flexible Ethernet Frame Forwarding Method and Apparatus | |
Ahuja | S/Net: A high-speed interconnect for multiple computers | |
CN112073330A (en) | Cloud platform container network current limiting method | |
RU188264U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
CN105530205B (en) | Microwave equipment convergence device and method | |
RU186862U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
RU187252U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
RU189917U1 (en) | Subscriber Network Device with Virtualized Network Functions | |
RU188796U1 (en) | Subscriber Network Device with Virtualized Network Functions | |
RU186109U1 (en) | Subscriber network device with virtualized network functions | |
US6751304B1 (en) | Dedicated data modem system and method | |
RU191373U1 (en) | MULTI-SERVICE ROUTER WITH MASKING INFORMATION DIRECTIONS | |
CN113645081A (en) | Method, device and medium for realizing multiple exits of tenant network in cloud network environment | |
RU190237U1 (en) | Subscriber Network Device with Virtualized Network Functions | |
JPH11275114A (en) | Atm communications equipment | |
CN106804054B (en) | Method and device for sharing transmission resources by access network of virtualized base station | |
KR20040050755A (en) | Gigabit ethernet line interface board | |
AU2013219142B2 (en) | Method and apparatus for virtualizing private branch exchange | |
US7142649B2 (en) | Dedicated data modem system and method | |
Stassinopoulos et al. | Performance evaluation of adaptation functions in the ATM environment | |
Sadiku | Metropolitan area networks |