运营商级白盒设备通用操作系统CUNOS查看源代码讨论查看历史

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运营商级白盒设备通用操作系统CUNOS中国联通研究院为联通集团总部直属二级单位，主要服务于集团公司内部需求，以满足中国联通战略规划、管理决策和生产运营支撑需要为宗旨，主要从事前沿技术与应用跟踪、发展战略研究、市场和管理策略研究，开展对外合作项目研发，逐步成为核心技术研究、业务产品开发、试验测试和高技术人才培养与储备的综合性基地，同时，作为国家工程实验室承担国家下达的专项研发任务。机构职责包括：

1、跟踪通信行业市场动态、政策发展趋势，研究中国联通发展战略。

2、开展管理咨询服务，组织市场策划和营销策略研究。

3、承担终端技术及行业应用的支撑与服务工作。

4、研究编制企业技术标准与规范，参与研究制定国际国内重要技术标准。

5、承担中国联通通信网络、业务应用、系统平台等方面的核心技术研发和试验任务。

6、承担中国联通新技术、新业务、新产品和新系统等的验证测试工作。

7、负责信息情报的搜集，建立企业情报信息资料库，编辑中国联通《信息通信技术》期刊。

8、承担“国家工程实验室”、“海外高层次人才创新创业基地”等建设任务。

案例概述

中国联通研究院联合行业知名厂家和科研院所，合作研发了运营商级白盒设备通用操作系统CUNOS，实现了运营商网络设备的“白盒化”：

1）通过软件和硬件解耦，核心交换芯片和网络操作系统（NOS）解耦，管理控制系统和网元设备解耦，使得运营商可以选择合适的独立网元操作系统软件、独立的标准化硬件、独立的云化SDN管控一体系统来建设快速变化的网络；

2）使运营商摆脱设备厂商的锁定，实现对于自身网络的自主可控和创新发展，快速地响应新业务新需求的变化；

3）同时通过网络设备的标准化通用化可以引入更多的供应商，显著降低网络建设成本。

案例突破性

通用网络操作系统(CUNOS)，以开放网络Linux(ONL)为系统层进行构建，采用高内聚低耦合的模块化设计方式，大幅减小模块之间的相互影响，进而提升了系统的可靠性、稳定性和可扩展性。

硬件适配层采用交换机抽象接口（SAI）来实现对不同交换路由芯片的驱动管理。在业务逻辑层面采用开源协议栈并针对现网业务进行优化，可针对不同场景进行功能的灵活裁剪和适配。

应用层以标准接口(Netconf/Yang)的形式来接受白盒域统一管控系统进行纳管和业务配置。

随着白盒生态的扩展，联通研究院将逐步扩大通用网络操作系统在运营商网络和专网中的应用，例如5G承载网接入路由器，5G边缘计算交换机场景，5G核心网下沉场景下的UPF应用等，为运营商及行业客户信息化提供自主、可控的网络“白盒”操作系统。

技术要点

传统的通信网络设备之间存在着诸多差异性，比如不同厂商设备、同一厂商不同型号、同一型号不同系统版本之间的差异等。网络设备的差异性，最直接的体现就是网络设备的配置方式难以统一，设备的运维成本高，网络排障定位时间长，网络难以实现自动化，而这些问题的存在也直接导致设备厂商的锁定，长期来看限制了网络的灵活性和提供服务的快速响应能力。“白盒化”的概念最早出现在服务器、交换机等互联网IT领域，并最终在数据中心等领域得到大规模的商用部署。白盒设备在OTT的大规模成功使用，也证明了运营商在5G网络建设中采用白盒化设备，实现面向业务的网络重构具有现实可行性。而随着云技术的不断成熟，把互联网IT 技术应用到电信领域已经成为可能，而SDN/NFV 技术结合云计算、大数据正好满足了这一网络转型对技术的要求。世界标准化组织也在积极推动SDN/NFV 的快速成熟，产业界正通过共同努力加速这一技术的商用化部署。将SDN/NFV、大数据、人工智能等IT 领域技术应用到电信领域，实现电信网络的“白盒化”，能够助力运营商重构基础网络资源，开放移动网络能力，引入互联网运营模式，实现云管端协同发展，构建良性循环的合作生态。

对于运营商来说，网络设备“白盒化”是实现上述目标的关键一环，乃大势所趋。从5G承载路由设备、数据中心交换机、无线接入网络等的开放解耦入手，自主研发面向商用的开放硬件设备和网络操作系统（NOS），能像传统设备供应商一样在5G网络中实现规模商用，将对现有设备采购格局产生积极影响。结合运营商网络需求情况，开发能够适用于不同应用场景的网络操作系统（NOS）和白盒硬件设备，能够满足5G承载、企业专线业务、数据中心交换机、未来垂直行业应用等丰富场景。未来网络服务呈现出新的特点，实时、按需提供、永远在线、自助服务已经成为数字时代所有行业新的用户体验标准。要实现最佳体验，就需要运营商采取基于互联网架构的运营系统，并具备互联网化的运营能力。快速增收，增加效率，敏捷服务成为运营商当前面临的重大课题。要实现这些目标，必须对运营商网络进行彻底转型。5G是电信网络全面IT化转型的历史性机会，对开源与“白盒”技术的大规模使用有可能改变网络产业的游戏规则，有助于实现网络的弹性与自动化运维能力，极力打造敏捷、弹性、智能的云化网络，以满足未来网络业务的发展诉求。更加开放的网络架构能更好地促进网络技术创新和业务应用创新，形成更加丰富和更具竞争性的产业生态，也有助于降低网络建设成本，提升资源利用效率。

联通研究院联合行业知名厂家和科研院所，合作开发了白盒电信设备通用网络操作系统（CUNOS），该系统以开放网络Linux(ONL)为系统层进行构建，中间硬件适配层采用交换机抽象接口（SAI）来实现对不同交换路由芯片的驱动管理，并成功引入国产交换芯片保证未来网络的安全。在业务逻辑层面采用开源协议栈并针对现网业务进行优化，可针对不同场景进行功能的灵活裁剪和适配。应用层以标准接口(Netconf/Yang)的形式来接受白盒域统一管控系统进行纳管和业务配置。相对于传统封闭式的网络操作系统，CUNOS具有较强的扩展性：系统采用分层结构，各个层次之间相对独立，每个层次内包括不同的功能模块，新增功能横向、纵向都可以独立扩展，减小已有功能的影响。极高的可靠性：使用高内聚低耦合的模块化设计方式，大大减小模块之间的相互影响，进而提升了系统的可靠性和稳定性。具有较强的可移植性：系统具有独立的硬件驱动层，对于硬件组件的功能通过抽象出公共的接口来调用，对于不同厂家类似功能的硬件组件具有可移植性和更好的通用性。

CUNOS的白盒域统一管控系统实现面向云网业务的集中管理、灵活响应、统一控制，提供开放化、服务化的网络感知、分析算路等功能，系统采用采用微服务架构，南向通过多协议插件化与白盒网元交互，Netconf只需一套Yang模型屏蔽网络复杂性，无需设备网管存在。北向预留标准API服务接口，可与业务系统或其他系统交互，支撑规模化业务创新。

CUNOS的业务逻辑层各功能模块的实现依赖于协议栈的集成，5G承载网路由器具备很多运营商级应用特性，在开源协议栈没有电信行业规模商用论证的情况下，采用开源和商用协议栈相结合的稳步推进方式，边开发边论证，发挥两者的优势，使其快速具备面向现网商用的能力。采用开源路由协议套件FRR实现包括BGP, OSPF, ISIS等主流的路由协议，已经集成到自研CUNOS系统中，并基于FRR的增强做开发验证和性能评估；每个协议都在自己的守护进程中实现, 在与自研CUNOS平台集成时独立构建, 以软件包的形式发布，以独立守护进程组的方式运行，互不影响。

核心交换芯片的转发处理能力、芯片网络功能决定了整机设备的功能和性能。在CUNOS的自研开发过程中，联通研究院联合国产芯片厂家签订战略合作协议，正加速推进国产交换芯片SAI的定义和开发，已为5G承载功能特性设计了18项定义文档，自研CUNOS操作系统已集成SAI并对芯片能力进行调用。国产芯片的首次引入保证了未来网络的自主可控和安全性。

联通研究院正在积极制定标准化白盒的硬件设计草案，推动国内中小规模网络设备公司向ODM模式转型，扩大运营商白盒硬件生态。目前国内设备厂商竞争激烈，中小公司份额少，利润低，正积极通过白盒化转型寻找新出路。而电信级框式设备的软硬件技术还未有开源解决方案，通过现有开源技术做横向扩展，制定事实标准并进行推广，如框式设备要求的双主控保护，可基于自定义的ONLP扩展要求白盒硬件适配。硬件ODM供应商依据联通制定的参考设计，提供兼容的硬件，利用ONLP的统一抽象，保证了通用硬件部分的普适性，并通过标准化和规模化生产实现白盒设备的成本降低。

目前，联通研究院正联合网络通信与安全紫金山实验室对CUNOS进行功能和稳定性测试，也制定了详细的计划尽快推动CUNOS的现网试点工作。随着CUNOS产品的成熟和产业化推进，将积极在未来的网络设备采购中不断增加白盒设备的份额，最终实现CUNOS系统的大规模商用落地。

随着白盒生态的扩展和网络操作系统平台的完善，将逐步扩大5G承载网以外的运营商网络业务和企业应用，例如边缘计算场景下的交换机场景，5G核心网下沉场景下的UPF场景和云网融合场景下的边缘路由器场景等，为运营商及行业客户信息化提供自主、可控的网络“白盒”操作系统，确保网络的柔性和安全性。

5G未来的业务增长点在产业互联网，在万物智联的蓝海市场。网络“白盒化”不仅仅提升了运营商自身的业务提供能力，同时运营商可以把白盒设备部署在通用硬件系统，可以轻松拓展应用在各种工业物联网场景中。白盒设备的软件可编程等灵活性将为各种工业互联网项目提供了极高的可复制性，为垂直行业数字化转型、智能化转型提供服务。CUNOS系统将助力电信运营商构建灵活、敏捷的基础设施平台，有助于显著降低企业的CAPEX与OPEX。

CUNOS项目符合电信领域未来技术发展趋势，符合国家战略新兴产业扶植政策的支持方向，具有良好的国内、国际市场前景效益，有助于国内电信市场整体的健康发展，对于中国通信业未来发展具有重要战略意义。