NFV成為運營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的技術(shù)基礎(chǔ)

過去幾年，運營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型成為了行業(yè)內(nèi)一個無法回避的核心話題。一方面，現(xiàn)有業(yè)務(wù)的增長壓力和市場競爭的形勢變化，以及5G 進程的加快對對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了新的要求，使得轉(zhuǎn)型需求日益迫切；另一方面，虛擬化、云計算、SDN等新興技術(shù)的發(fā)展，也為轉(zhuǎn)型的實現(xiàn)提供了現(xiàn)實可能。

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從最早被提出以來，短短數(shù)年之間，NFV已經(jīng)在眾多運營商和廠商的積極參與推動下，從紙面上的概念迅速進入到落地實施階段，并被廣泛認(rèn)為是未來5G網(wǎng)絡(luò)等新興業(yè)務(wù)的基本建設(shè)模式。通過將網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（NFVI + VIM，下文概括稱為NFVI）、上層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（VNF）和管理編配系統(tǒng)（MANO）進行分層解耦，NFV為未來的運營商網(wǎng)絡(luò)繪制出了一幅開放、靈活、自動化的演進藍圖，從理論上為運營商的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型和業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供了基本依據(jù)。

NFV的商用對NFVI提出的若干關(guān)鍵訴求

應(yīng)當(dāng)看到，NFV在為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型展示了美好前景的同時，也確實引入了一些不容忽視的技術(shù)挑戰(zhàn)。具體到NFVI領(lǐng)域中，通過分析近年來海內(nèi)外運營商的實踐案例，則可以總結(jié)出以下幾個需要重點關(guān)注的問題。

首先，基于IT化技術(shù)體系的NFVI實現(xiàn)方案能否承載電信級的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

長期以來，電信運營商一直以其先進的電信技術(shù)體系提供著體驗優(yōu)異、安全可靠的各類網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，由此支撐起整個社會經(jīng)濟的平穩(wěn)運行，擔(dān)負(fù)起至關(guān)重要的信息化基礎(chǔ)設(shè)施職責(zé)。

而當(dāng)進入NFV時代之后，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)遷移到以COTS硬件和開源軟件為主體組成的NFVI之上，其性能、可靠性和安全性等能力是否還能滿足既有的業(yè)務(wù)要求？技術(shù)創(chuàng)新所引入的風(fēng)險是否會影響用戶體驗？這些問題的答案，無疑成為了NFV能否商用的先決條件。

其次，NFVI架構(gòu)方案是否能夠支撐網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的持續(xù)演進與創(chuàng)新。

不難想象，在市場競爭和技術(shù)變革的雙重驅(qū)動下，運營商網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新，將會成為一個長期持續(xù)的過程，甚至可能成為運營商所面臨的新常態(tài)。在這一背景下，對NFVI的各類技術(shù)需求必將持續(xù)不斷地出現(xiàn)。換言之，業(yè)務(wù)的演進也會驅(qū)動著NFVI自身的不斷演進。

因此，NFVI的規(guī)劃設(shè)計者需要正視以下這個問題：怎樣的NFVI架構(gòu)方案才能實現(xiàn)與業(yè)務(wù)需求持續(xù)匹配的靈活演進？例如，為4G業(yè)務(wù)建設(shè)的NFVI是否能夠平滑演進以滿足5G業(yè)務(wù)部署的要求？這些問題直接關(guān)系到NFVI能否真正支撐網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標(biāo)的落地，也關(guān)系到能否避免由于規(guī)劃因素造成的技術(shù)風(fēng)險和投資浪費。

第三，如何正確處理NFVI的開放性與集成交付難度之間的矛盾關(guān)系。

技術(shù)體系與系統(tǒng)架構(gòu)的開放性對于NFVI至關(guān)重要。只有開放的NFVI，才能有效促進網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和廠商生態(tài)的多元化，以便讓網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的效益***化。

與此同時，也應(yīng)該看到，由于和NFV相關(guān)的各項技術(shù)規(guī)范尚且未完善，無論是NFVI北向與VNF、MANO的對接，還是NFVI內(nèi)部與COTS硬件或虛擬化軟件的集成，都還存在一些缺少標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域。這種情況極易導(dǎo)致多廠商產(chǎn)品方案的集成交付出現(xiàn)各種風(fēng)險，從而阻礙NFV的商用落地。

運營商建設(shè)NFVI時的關(guān)注點

針對上述幾個方面的問題，運營商在規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)NFVI時，需要特別關(guān)注以下幾個技術(shù)方面。

一、對NFVI進行合理的加固與增強，使其真正符合電信級業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求。

能夠承載電信級業(yè)務(wù)的NFVI，需要在高性能、高可靠、高安全等多個方向上進行全面深入的加固與增強，使自身達到電信級的技術(shù)要求。

就高性能而言，高吞吐、低延遲的虛擬網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)至關(guān)重要。高性能的虛擬交換機一方面關(guān)系到NFVI的轉(zhuǎn)發(fā)能力是否滿足vEPC、vBRAS等已有業(yè)務(wù)的商用要求，另一方面也是影響5G、視頻等新類型業(yè)務(wù)在NFVI平臺上商用體驗的關(guān)鍵。同時，性能的提升也意味著相同業(yè)務(wù)規(guī)模下成本的下降，有著明確的商業(yè)價值。

由于摩爾定律自身逐漸走向終結(jié)，依靠通用處理器的性能提升來持續(xù)大幅提高轉(zhuǎn)發(fā)性能的思路已經(jīng)不可持續(xù)。而與此同時，基于SR-IoV的硬件虛擬化技術(shù)提供了另外一種解決問題的替代選擇。長遠看來，基于軟件虛擬化與硬件虛擬化的不同網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，會在NFV領(lǐng)域中長期并存，分別在不同業(yè)務(wù)場景下發(fā)揮重要作用。

就高可靠而言，關(guān)鍵在于對系統(tǒng)的可靠性進行全景式、多層次、多領(lǐng)域的詳細分析與加固，確保系統(tǒng)中不存在單點故障點，并能夠在各種故障場景下保障上層業(yè)務(wù)達成5個9的電信級高可用性。

為達到這一目的，需要對NFVI方案內(nèi)部的數(shù)據(jù)面、控制面、管理面、運維面的各個組件進行合理加固，綜合使用秒級故障告警、控制組件故障自動恢復(fù)、虛擬機故障自動恢復(fù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自動備份、數(shù)據(jù)中心級本/異地容災(zāi)等多種技術(shù)手段，全面保障系統(tǒng)可靠性。

安全是NFV領(lǐng)域中日益受到關(guān)注的一個新課題。從封閉的、一體化集成的傳統(tǒng)電信設(shè)備，走向開放化、分層解耦的NFV系統(tǒng)，業(yè)務(wù)安全性的保障確實需要更多的關(guān)注。除計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等虛擬化技術(shù)支持的租戶級安全隔離能力之外，還需要從物理基礎(chǔ)設(shè)施安全、系統(tǒng)軟件安全、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全管理等多個視角對NFVI的安全性進行審視與加固。

除此之外，易運維性也是NFVI在商用過程中面對的關(guān)鍵問題。針對由IT化技術(shù)體系構(gòu)建起來的NFVI，其運維工作自然也包含了IT系統(tǒng)運維領(lǐng)域中的方方面面，安裝部署、升級補丁、變更擴容、監(jiān)控告警、故障管理等均是運維團隊不可忽視的實際任務(wù)。這也給NFVI的運維系統(tǒng)提出了很高的技術(shù)要求。舉例而言，當(dāng)NFVI計算節(jié)點物理主機上的Linux操作系統(tǒng)需要進行升級時，如何實現(xiàn)業(yè)務(wù)不中斷前提下的全集群自動化升級就是一個頗有難度的挑戰(zhàn)。如果這些問題解決不好，則直接影響NFVI的可商用性。為此，則需要在NFVI解決方案的生命周期管理系統(tǒng)中，引入強大的自動化升級流程管理系統(tǒng)，以便能夠以程序化、自動化的方式協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)遷移和節(jié)點升級操作之間的次序關(guān)系，在加速升級過程、降低升級風(fēng)險的同時，減輕運維團隊的升級工作壓力。

綜上，性能、可靠性、安全性、可運維性這四個方面，均需要在設(shè)計NFVI的過程中予以高度重視。

二、為了能夠有效支撐運營商業(yè)務(wù)的持續(xù)演進，NFV必將走向NFC（Network Function Cloudification），所以NFVI的設(shè)計需要充分的靈活性。

可以預(yù)期，運營商未來的網(wǎng)絡(luò)，必將從以電信機房為基礎(chǔ)的組網(wǎng)建設(shè)模式，轉(zhuǎn)向以分布式多級多數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)的組網(wǎng)建設(shè)模式。不同規(guī)模與級別的數(shù)據(jù)中心，分布在不同的地理位置，并提供不同類型的云化資源池和不同級別的網(wǎng)絡(luò)接入延遲，以支持不同類型業(yè)務(wù)的分布式部署和廣地域覆蓋。在此基礎(chǔ)上，由于未來5G網(wǎng)絡(luò)對于毫秒級超低延遲業(yè)務(wù)的支持訴求，NFVI需要考慮在網(wǎng)絡(luò)的邊緣支持大量的、小規(guī)模的邊緣站點。因此，支持上述多級多中心和邊緣站點共同組網(wǎng)、集中化管理，就成為了NFVI的關(guān)鍵能力。

同時，多元化的業(yè)務(wù)對于NFVI也會提出多元化的資源類型訴求。因此，在NFVI方案的架構(gòu)中，需要充分考慮對不同類型的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源進行異構(gòu)接入的可能性。例如，在計算領(lǐng)域，既需要提供虛擬機作為基礎(chǔ)計算資源，也需要考慮為部分特殊的高性能業(yè)務(wù)直接提供裸機資源；既需要能夠支持通用的x86處理器，也需要考慮面向一些計算密集型業(yè)務(wù)提供FPGA等高性能異構(gòu)計算資源。

在此基礎(chǔ)上，NFVI也應(yīng)當(dāng)具備與上層的容器集群管理平臺進行集成，支撐容器化業(yè)務(wù)的能力，例如支持敏捷的5G核心網(wǎng)業(yè)務(wù)。但NFVI本身與容器管理平臺、乃至于PaaS層，仍應(yīng)當(dāng)保持解耦，以避免NFVI自身架構(gòu)過于臃腫，影響其自身的可演進性和部署使用的靈活性。

三、需要考慮NFVI廠商的開放性，共同促進NFV領(lǐng)域的生態(tài)形成，同時考慮廠商端到端解決方案的交付能力。

面對系統(tǒng)開放性與集成交付風(fēng)險之間的矛盾，運營商可以考慮與NFVI業(yè)界***廠商密切合作，共同推動主流商用場景下，各廠商VNF、MANO等組件與主流NFVI方案之間的商用對接驗證，并形成相關(guān)技術(shù)規(guī)范。同時考慮廠商端到端解決方案的交付能力，以保證快速交付和后續(xù)的服務(wù)。