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基于ATCA架構的LTE網絡安全解決方案

Kenton Williston 2010/12/08

　　隨著3G網絡向LTE演進，為網絡架構帶來了許多新的挑戰(zhàn)，首當其沖的是數據帶寬的爆炸性增長。如圖1所示，CISCO預測移動數據流量到2014年每年將增長一倍，導致這種顯著增長的是視頻流量，CISCO預計到2014年視頻流量將占全部移動流量的三分之二。為了能夠處理這些新增流量，網絡設備必將在性能上有一個飛躍，與此同時，網絡設備必須滿足一系列新要求，以應對全IP網絡的到來，特別是網絡安全。本文將討論開發(fā)人員如何利用ATCA架構應對這些挑戰(zhàn)，同時展示基于標準的解決方案如何加快上市時間，并提供網絡快速演進的路線圖。
移動數據流量的快速增長

圖1 移動數據流量的快速增長
　　LTE的新要求

　　LTE網絡具有廣泛的影響，包括基站、核心網設備、數據中心刀片和企業(yè)網關等。其中，LTE對核心網的影響特別大，如圖2所示，系統架構演進（SAE）的主要特點包括：

　　扁平的全IP網絡實現MPLS

　　支持40Gbps流量并具有低延時

　　多種無線接入網的平滑連接，包括3G、WiFi和WiMAX、以及微蜂窩基站
LTE引入的全IP核心網稱為SAE，主要基于ATCA、MTCA或運營級機架服務器（CRMS）的解決方案

圖2 LTE引入的全IP核心網稱為SAE，主要基于ATCA、MTCA或運營級機架服務器（CRMS）的解決方案
　　由于全IP網絡，網絡更易受到黑客攻擊或其它威脅，這是因為LTE網絡流量可以傳輸到不是運營商所有的網絡站點上。例如，LTE回程可以離開專門的T1連接而實現以太連接，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。另外一個例子是LTE連接到微蜂窩基站和WiFi/WiMAX接入點，因為這類接入點往往沒有全面的保護而使網絡更易收到攻擊，如圖3所示。為了處理這些網絡安全問題，LTE網絡安全和加密流量通過IPsec實現各種安全措施如防火墻，因此，LTE設備必須提供強大的加密性能使之可以運行最新的安全軟件。
LTE網絡流量通過IPsec實現保護

圖3 LTE網絡流量通過IPsec實現保護
　　3G網絡向LTE演進也帶來了通過管理流量來增加運營收入與改善服務質量的機會。采用深度包檢測（DPI），運營商可以劃分服務等級從而差別化定價，保證服務質量，限制諸如P2P文件共享之類的無益流量。DPI也是涉及計費系統或法律事務的關鍵功能。為了實現這些服務，LTE設備需要達到卓越的包處理性能。

　　ATCA架構的作用

　　ATCA為實現上述要求以及其它LTE要求提供了一個完美的平臺。ATCA是唯一的支持10Gbps以上背板帶寬的開放標準電信平臺。盡管40G ATCA規(guī)范仍在制定之中，設計人員現在已經能夠通過多廠商支持的解決方案開發(fā)40G系統，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)勢是加速產品上市時間。通過采用ATCA硬件，開發(fā)人員可以縮短硬件開發(fā)時間同時集中力量增加附加價值。ATCA在軟硬件上都具有良好的模塊化，例如ATCA機箱能夠支持多達14個節(jié)點刀片，每個刀片可以具有多種功能，通過節(jié)點刀片的混合與配置，開發(fā)人員可以使系統設計具有更好的彈性，并通過部件復用滿足全部網絡設備的技術要求，有時候，設計人員甚至可以將原本分離的功能集成在一個平臺上。

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5600系列處理器的ATCA刀片

　　表1展示的ATCA刀片均采用Intel 至強處理器5600系列，包括單槽和雙槽兩種規(guī)格，它們全部通過后傳輸模塊（RTM）支持熱切換存儲，并采用串行SCSI控制器實現RAID0/1支持。單槽ATCA刀片適用于升級現有網絡設備，可以在不增加電源功耗的情況下提高系統性能，并預留了充足的AMC擴展空間，可以實現本地存儲等功能，特別適用于LTE無線網絡的控制面和服務器功能以及IP多媒體子系統。與之相對應，雙槽ATCA刀片則為需要更多散熱能力的新系統設計，尤其適用于需要卓越處理能力的DPI應用。

　　ATCA平臺有助于滿足LTE的許多新要求，這些基于標準的解決方案可以加快上市時間，為網絡快速演進提供路線圖。與值得信賴的ATCA廠商協同努力，開發(fā)人員能夠引入最新技術與最優(yōu)實踐，實現自身的最大價值。

TCA