核心网虚拟化NFV关键技术及优势分析

核心网虚拟化NFV关键技术及优势分析作者：劳斌邓敬彧来源：《中国新通信》2018年第17期【摘要】据悉，当5G时代来临时，核心网将进入虚拟化云时代，降低网络运维成本，提高了运维效率。同样，虚拟运营上的出现，也为运营商带来了巨大的挑战。近年来，随着移动转售业务的全面迫近，虚拟运营商如何借力发展成为人们讨论热点。NFV是虚拟网的关键技术，文章简述了核心网虚拟化NFV关键技术的具体架构及优势。【关键词】核心网虚拟化NFV关键技术优势前言：网络虚拟化的应用，网络自动化增强，有效减轻了传统网络技术建设与维护的压力。近年来，科技的发展，网络虚拟化应用越发广泛，运营商也能够随时根据需要，部署网络功能，而不需要再受到专用设备的限制［1］。NFV关键技术的应用，使虚拟网快速响应用户需求，网络快速部署，业务更新飞速，网络调度灵活，基于此，文章简述7NFV关键技术与其优势。一、未来网络发展趋势的简单探讨长久以来，在我国传统电信业务的发展部署中，都遵循着重视硬件而忽视软件的规则。为满足客户需求，在较长一段时间，电信运营商建设了各种业务系统，如：移动核心网、CDN、OSS/BSS系统等，虽然，这些系统对硬件的专业性要求较高，但是，不可否认，各种系统的出现，推动了我国网络飞速发展［2］。相对于电信行业，移动行业拥有更好的发展趋势，因为，其更加重视软件的开发，对硬件要求不高，在为全球范围用户服务时，软件灵活性提高了服务性能，硬件的通用性降低了生产成本。借鉴移动行业的成功经验，电信运营商逐渐转型，开始追求以软件为中心的业务模式，核心网虚拟化NFV技术的出现，为电信运营商提供了一条前进道路，为多数电信网元带来优势，提高了电信行业的动态控制，容量伸缩更加灵活、资源池使用越发便利、各项部署反应更为快速、地理位置得到优化，发展投入成本降低。可见，核心网虚拟化NFV关键技术的作用。相信，在我国未来网络中，NFV关键技术将成为各大运营商不可缺少的一项技术。二、NFV关键技术带来的挑战近几年，我国进入了我网络时代，信息技术进入了飞速发展时期。在网络运行中，各种新型组件的引入，为NFV关键技术带来了挑战。因为，新型组件多来自于IT行业，基于行业标准平台，但是，需要提供电信级的可用性与性能，满足相应的SLA，加之，我国在NFV技术上仍不成熟，为我国未来网的发展带来诸多不确定性［3］。基于此，应以未来网络发展为导向，构建一个以NFV架构，保障架构与网络之间相辅相成。由技术上来看，NFV关键技术的应用，为网络功能和资源的简介添加了新的抽象层，OSS系统格局更加复杂化，为保障系统的有效运转，需要制定更多的编排工作。NFV技术的应用，运营挑战主要是：一，如何保持客户与服务间的师徒关系。笔者认为，在现有的OSS/BSS业务中，应集成与NFV相关的功能，通过应用端到端的自动化，保障NFV关键技术的敏捷性，提高服务速度。二，如何保障NFV技术应用的同时，降低运营成本。因为，NFV关键技术的部署，会增大网络系统的复杂性，笔者认为，可通过更改生命周期流程，将各层面进行关联，实现网络系统的自动化运行，降低其运营成本。NFV技术的应用，也会带来组织挑战。因为，NFV关键技术的应用，流程发生变化，影响了运行，对IT部门与运营部门的协作提出更高要求。同时，网络规划与网络建设发生变化，由原先的重视专用资源，转变为对NFVI的容量规划，为规划部门以及采购部门带来较大影响。三、NFV关键技术的具体架构NFV，是网络功能虚拟化的简称，是一种采用虚拟化技术，利用通用硬件，实现电信功能节点的软硬件解耦，是5G关键技术中的重要技术之一，是电信级业务云化的核心技术。由运营上角度来看，NFV是一种软硬件分离的架构［4］。NFV关键技术是核心网虚拟化的关键技术之一，其实质是，将网络功能由专用硬件设备上剥离，实现软件与硬件解耦后的独立性，实现了网络功能的动态灵活部署。3.1核心网虚拟化NFV关键技术的架构NFV关键技术的概念架构图，如图1所示。NFV的主要功能模块有：虚拟网络功能模块、网元管理功能模块、NFV基础设施模块、NFV管理与编排功能模块。虚拟网络功能（VNF）模块，是虚拟化网元，等同于4G网络中的物理网元。网元管理功能（EM）模块，该模块主要是对一个或者多个VNF模块进行管理，与传统网络中的网管功能等同。NFV基础设施（NFVI）模块，该模块中包含了虚拟化层、硬件、虚拟化资源等，其中，硬件中又包含了计算、存储、网络等资源，由硬件方面来看，NFVI模块相当于一个资源池；虚拟化层的主要功能是抽象与逻辑分割物理资源，为VNF模块提供虚拟资源，实现软件与硬件的解耦。NFV管理与编排功能（MANO）模块，主要由三部分构成，分别为：NFV编排、VNF管理、虚拟基础设施管理（VIM）。NFV编排主要功能是网络编排，使资源管理与调度相互统一；VNF管理主要功能是管理VNF的生命周期，包含有VNF的安装、更新、扩容、终结等；虚拟基础设施管理，主要是对虚拟化资源、硬件资源池等的管理。3.2网络自动部署在NFV关键技术构建中，相关人员应注意以下两点：硬件的通用性；网络快速部署。其中，网络的快速部署包含有网元快速部署与网元弹性扩容、缩容。据悉，传统网络运行时，一个网元上线需15d，而NFV关键技术的应用，若硬件资源达到要求，则能够将15d缩短至1h，可见，NFV技术的重要性。网元快速部署：为实现网元部署的快速性，应先将与网元对应的软件包（所加载的网元版本软件）、镜像包（虚拟机、通用软件库等）、VNFD（虚拟机数量、CPU等网元虚拟机规格，虚拟机亲和性与反亲和性、虚拟机对应径向文件等）上传到NFVO，再由其上传到VNFM。上述文件全部上传，校验通过后，可根据特定流程，进行网元的自动部署［5］。弹性扩容缩容：弹性扩容缩容主要有两种方式，手动化与自动化。手动化的弹性扩缩容需要操作人员手动触发，自动化弹性扩缩容，可直接依照网络性能测量，自动触发。四、典型网络架构分析相比于3G技术、4G技术等，5G关键技术拥有更加丰富的能力，如：用户体验速率、连接数密度、峰值速率、端到端时延等都已经成为5G技术的关键指标，而NFV关键技术的应用，MVNO虚拟运营商不仅为人们提供了差异化数据，还为人们提供了高清4G+语音，甚至更多增值型业务，提高了虚拟运营上的应力水平。当前，经过多年发展，COTS硬件服务器早已发展成熟，诸多电子企业都能够生产高性能、高集成的硬件服务器。同样，虚拟化软件也逐步走向成熟，无论是VMWare、OpenStack、HP、Redhat等，都已经拥有了自己的虚拟化软件。当前，NFV关键技术的应用，为其提供了第三方服务器--AS，新业务引入更加便捷，虚拟运营商的竞争优势更加凸显。AS为开放性服务器，运营商可直接利用标准接口，以及服务器的开放架构，引进第三方业务，如：智慧城市、广告定投、大数据分析等，提高了虚拟运营商业务服务水平。五、NFV关键技术的优势5.1实现了软硬件的耦合虚拟化技术的使用，NFV架构中软硬件因此解耦。但是，想要实现这一优势，必须保障，VNF软件能够在X86通用服务器上运行。对此，电信软件应进行适配，去除其对专用硬件的依赖，保障电信软件适应NFV架构，真正实现虚拟化技术应用的功能。对此，笔者认为，VNF软件内部可去除硬件配置、管理以及监控模块，使服务与物理位置相互分割。5.2硬件资源实现了统一管理在NFV中，硬件资源池能够将多个相连的服务器、交换机等资源相互整合，形成一个统一的资源池。并且，而虚拟化技术的应用，能够将资源池的计算资源、网络资源等分解为虚拟机、存储空间等，以此实现对外分配。在NFV架构中，网络基础设施能够提供云资源池，虚拟化层是云资源池的中间层，能够将不同规格的服务器、存储资源等整合为统一规格的虚拟机、虚拟存储资源等。可见，NFV关键技术的优势。5.3VNF技术实现了全局调度与部署因为，VIM资源池所提供的服务接口粒度与传统网络资源池提供的粒度相比，前者粒度较细，在使用过程中，需设置VNF管理，完成网元到虚拟资源的映射过程，因此，不适合普通管理人员使用。另外，在网络服务与网元生命周期内，也存在扩容、缩容等各种调整动作，但是，需要对多个VNF进行协调管理，因此，应定义NFV的编排，全局调度。在NFV编排与调度过程中，因所处的位置较高，能够利用软硬件解耦，使网络设备呈现出开放形式，推动整个电信设备产业链做大做强。5.4降低了运营成本NFV关键技术的应用，实现了软件的灵活加载，提高了网络部署的速度，降低了业务部署的复杂性，推动了网络设备的统一、通用、适配。并且，NFV技术所应用的标准设备成本较低，节省了专属硬件部署所消耗的大量资金，提高了网络的灵活性。六、总结新形势下，我国4G技术已经走向成熟，5G技术正在研发中，相信，无需太久，核心网虚拟化技术将全面普及。在核心网虚拟化过程中，NFV技术是其中的关键技术，其的应用，软硬件因此解耦，实现了硬件资源的统一管理，降低了运营成本，推动了资源的全局调度与部署，并且，还有效提高了运营商的运营服务水平，推动了电信产业的更进一步。参考文献田阿灵.浅论核心网虚拟化NFV关键技术及优势[J].通讯世界，2017(10):19-19.崔萌.移动核心网