基于ATCA架構(gòu)的LTE網(wǎng)絡(luò)安全解決方案

Kenton Williston 2010/12/08

　　隨著3G網(wǎng)絡(luò)向LTE演進(jìn)，為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來了許多新的挑戰(zhàn)，首當(dāng)其沖的是數(shù)據(jù)帶寬的爆炸性增長(zhǎng)。如圖1所示，CISCO預(yù)測(cè)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量到2014年每年將增長(zhǎng)一倍，導(dǎo)致這種顯著增長(zhǎng)的是視頻流量，CISCO預(yù)計(jì)到2014年視頻流量將占全部移動(dòng)流量的三分之二。為了能夠處理這些新增流量，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必將在性能上有一個(gè)飛躍，與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須滿足一系列新要求，以應(yīng)對(duì)全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的到來，特別是網(wǎng)絡(luò)安全。本文將討論開發(fā)人員如何利用ATCA架構(gòu)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，同時(shí)展示基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案如何加快上市時(shí)間，并提供網(wǎng)絡(luò)快速演進(jìn)的路線圖。
移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)

圖1 移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)
　　LTE的新要求

　　LTE網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的影響，包括基站、核心網(wǎng)設(shè)備、數(shù)據(jù)中心刀片和企業(yè)網(wǎng)關(guān)等。其中，LTE對(duì)核心網(wǎng)的影響特別大，如圖2所示，系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）的主要特點(diǎn)包括：

　　扁平的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)MPLS

　　支持40Gbps流量并具有低延時(shí)

　　多種無線接入網(wǎng)的平滑連接，包括3G、WiFi和WiMAX、以及微蜂窩基站
LTE引入的全I(xiàn)P核心網(wǎng)稱為SAE，主要基于ATCA、MTCA或運(yùn)營級(jí)機(jī)架服務(wù)器（CRMS）的解決方案

圖2 LTE引入的全I(xiàn)P核心網(wǎng)稱為SAE，主要基于ATCA、MTCA或運(yùn)營級(jí)機(jī)架服務(wù)器（CRMS）的解決方案
　　由于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)更易受到黑客攻擊或其它威脅，這是因?yàn)長(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)流量可以傳輸?shù)讲皇沁\(yùn)營商所有的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)上。例如，LTE回程可以離開專門的T1連接而實(shí)現(xiàn)以太連接，出于成本和帶寬的考慮，這種以太回程可以使用商用寬帶鏈路，比專用回程更容易受到攻擊。另外一個(gè)例子是LTE連接到微蜂窩基站和WiFi/WiMAX接入點(diǎn)，因?yàn)檫@類接入點(diǎn)往往沒有全面的保護(hù)而使網(wǎng)絡(luò)更易收到攻擊，如圖3所示。為了處理這些網(wǎng)絡(luò)安全問題，LTE網(wǎng)絡(luò)安全和加密流量通過IPsec實(shí)現(xiàn)各種安全措施如防火墻，因此，LTE設(shè)備必須提供強(qiáng)大的加密性能使之可以運(yùn)行最新的安全軟件。
LTE網(wǎng)絡(luò)流量通過IPsec實(shí)現(xiàn)保護(hù)

圖3 LTE網(wǎng)絡(luò)流量通過IPsec實(shí)現(xiàn)保護(hù)
　　3G網(wǎng)絡(luò)向LTE演進(jìn)也帶來了通過管理流量來增加運(yùn)營收入與改善服務(wù)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。采用深度包檢測(cè)（DPI），運(yùn)營商可以劃分服務(wù)等級(jí)從而差別化定價(jià)，保證服務(wù)質(zhì)量，限制諸如P2P文件共享之類的無益流量。DPI也是涉及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)或法律事務(wù)的關(guān)鍵功能。為了實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)，LTE設(shè)備需要達(dá)到卓越的包處理性能。

　　ATCA架構(gòu)的作用

　　ATCA為實(shí)現(xiàn)上述要求以及其它LTE要求提供了一個(gè)完美的平臺(tái)。ATCA是唯一的支持10Gbps以上背板帶寬的開放標(biāo)準(zhǔn)電信平臺(tái)。盡管40G ATCA規(guī)范仍在制定之中，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在已經(jīng)能夠通過多廠商支持的解決方案開發(fā)40G系統(tǒng)，這些廠商包括Advantech、Emerson、Kontron和RadiSys，表1展示了多廠商40G ATCA解決方案。

　　ATCA的核心優(yōu)勢(shì)是加速產(chǎn)品上市時(shí)間。通過采用ATCA硬件，開發(fā)人員可以縮短硬件開發(fā)時(shí)間同時(shí)集中力量增加附加價(jià)值。ATCA在軟硬件上都具有良好的模塊化，例如ATCA機(jī)箱能夠支持多達(dá)14個(gè)節(jié)點(diǎn)刀片，每個(gè)刀片可以具有多種功能，通過節(jié)點(diǎn)刀片的混合與配置，開發(fā)人員可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有更好的彈性，并通過部件復(fù)用滿足全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)要求，有時(shí)候，設(shè)計(jì)人員甚至可以將原本分離的功能集成在一個(gè)平臺(tái)上。

Vendor	Product	Sockets	Processor	Unique Features
Advantech	MIC-5320	Single	Intel® Xeon® processor E5645 (Six-core, 2.4 GHz)	• Up to 48 GB memory • Mid-size AMC slot • Onboard USB Flash
Advantech	MIC-5322	Dual	Intel Xeon processor E5645 (Six-core, 2.4 GHz)	• Up to 48 GB memory • Onboard USB Flash • Onboard SSD drive option
Emerson	ATCA-7367	Single	Intel® Xeon® processor L5638 (Six-core, 2.0 GHz)	• Up to 48 GB memory • Mid-size AMC slot • On-board SATA drive option
Emerson	ATCA-7365	Dual	Intel Xeon processor L5638 (Six-core, 2.0 GHz)	• Up to 96 GB memory
Kontron	AT8050	Single	Intel Xeon processor L5638 (Six-core, 2.0 GHz)	• Up to 48 GB memory • Mid-sized AMC • USB SSD Flash daughter board
RadiSys	ATCA-4550	Single	Intel Xeon processor L5638 (Six-core, 2.0 GHz)	• Up to 64 GB memory • Mid-sized AMC• Up to 32 GB of Flash storage
	ATCA–4555	Single	Intel® Xeon® E5645 processor (Six-core, 2.4 GHz)	• Up to 64 GB memory • Mid-sized AMC • Up to 32 GB of Flash storage
	ATCA–4580	Dual	Intel Xeon processor L5638 (Six-core, 2.0 GHz)	• Up to 48 GB memory • ATI ES1000 graphics controller • Up to 32GB of Flash storage

表1 采用Intel 至強(qiáng)5600系列處理器的ATCA刀片

　　表1展示的ATCA刀片均采用Intel 至強(qiáng)處理器5600系列，包括單槽和雙槽兩種規(guī)格，它們?nèi)客ㄟ^后傳輸模塊（RTM）支持熱切換存儲(chǔ)，并采用串行SCSI控制器實(shí)現(xiàn)RAID0/1支持。單槽ATCA刀片適用于升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以在不增加電源功耗的情況下提高系統(tǒng)性能，并預(yù)留了充足的AMC擴(kuò)展空間，可以實(shí)現(xiàn)本地存儲(chǔ)等功能，特別適用于LTE無線網(wǎng)絡(luò)的控制面和服務(wù)器功能以及IP多媒體子系統(tǒng)。與之相對(duì)應(yīng)，雙槽ATCA刀片則為需要更多散熱能力的新系統(tǒng)設(shè)計(jì)，尤其適用于需要卓越處理能力的DPI應(yīng)用。

　　ATCA平臺(tái)有助于滿足LTE的許多新要求，這些基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案可以加快上市時(shí)間，為網(wǎng)絡(luò)快速演進(jìn)提供路線圖。與值得信賴的ATCA廠商協(xié)同努力，開發(fā)人員能夠引入最新技術(shù)與最優(yōu)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)自身的最大價(jià)值。

TCA

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