通信核心網(wǎng)NFV的部署策略探究

王彩虹

摘 要 隨著數(shù)字化中國的建設(shè)，全國統(tǒng)一的互聯(lián)時代即將來臨。流量帶寬的加大、流量資費(fèi)的降低，促使運(yùn)營商加快網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。5G網(wǎng)絡(luò)的部署離不開NFV技術(shù)，NFV云化促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，而5G核心網(wǎng)演進(jìn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。NFV技術(shù)的運(yùn)用需要一定的條件，要一改傳統(tǒng)通信核心網(wǎng)的機(jī)房設(shè)備以及內(nèi)部軟硬件技術(shù)，才能夠保證虛擬化技術(shù)的順利運(yùn)行。本文對通信核心網(wǎng)NFV技術(shù)的部署策略進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞 NFV技術(shù)；SDN；解耦；分步推進(jìn)

中圖分類號 TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）208-0096-02

NFV通過虛擬化技術(shù)，將軟硬件解耦，從而能快速地對業(yè)務(wù)進(jìn)行部署。在核心網(wǎng)引入NFV技術(shù)，是滿足通信互聯(lián)網(wǎng)時期業(yè)務(wù)和產(chǎn)品極大豐富化的需求，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和新功能快速上線、靈活部署的條件，是促進(jìn)基礎(chǔ)資源動態(tài)共享，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率的重大技術(shù)策略之一。鑒于NFV云化涉及設(shè)備形態(tài)、組網(wǎng)、規(guī)劃建設(shè)及運(yùn)維管理的重大變革，屬CT/IT深度融合在專業(yè)通信領(lǐng)域內(nèi)的首次落地實(shí)踐探索。部分運(yùn)營商已經(jīng)開始規(guī)模的NFV網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，希望借助NFV技術(shù)，在軟硬件解耦、硬件通用化、資源虛擬化、管理云化的基礎(chǔ)上，讓電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更開放敏捷，加快業(yè)務(wù)上線速度，加速業(yè)務(wù)創(chuàng)新，同時能提升運(yùn)維效率降，降低運(yùn)營成本。

1 NFV技術(shù)部署策略

1.1 機(jī)房環(huán)境要求

NFV技術(shù)的順利運(yùn)行需要相應(yīng)的機(jī)房設(shè)備支持，但是目前我國的機(jī)房設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)通信機(jī)房兩類，數(shù)據(jù)中心指的是具有安裝傳輸、核心網(wǎng)等通信設(shè)備功能的新型數(shù)據(jù)中心，不僅具有較低的成本，而且可以以較高的效率完成數(shù)據(jù)的傳輸和通信。傳統(tǒng)通信機(jī)房是為了滿足核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)、傳送網(wǎng)等傳統(tǒng)設(shè)備而設(shè)立的機(jī)房，傳統(tǒng)通信機(jī)房相較于數(shù)據(jù)中心來說數(shù)量更多，使用率更高。NFV技術(shù)的運(yùn)用需要建立起電信云機(jī)房，國家只有根據(jù)NFV技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程對機(jī)房進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，才可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的順利運(yùn)用。首先NFV應(yīng)該建立起新型的數(shù)據(jù)中心，使用新型的多檔單機(jī)架，新型空調(diào)系統(tǒng)，滿足NFV技術(shù)的運(yùn)行條件。新型的數(shù)據(jù)傳輸除去傳統(tǒng)的外網(wǎng)連接，還需要建立IP承載網(wǎng)專網(wǎng)、連接網(wǎng)管、計費(fèi)開通的專網(wǎng)等。在進(jìn)行新型電信云機(jī)房的過程中，為了滿足NFV技術(shù)的下沉需求，需要對中心數(shù)據(jù)的周邊承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行提前規(guī)劃，一改傳統(tǒng)中心機(jī)房與通信機(jī)房數(shù)量差距過大的弊端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的下沉需求。電信云機(jī)房要做好容災(zāi)備份，具備不同路由的市電和傳輸。

以數(shù)據(jù)中心機(jī)房為核心，分級部署NFV。數(shù)據(jù)中心機(jī)房整體建設(shè)思路是分集團(tuán)、區(qū)域、本地、邊緣四級，每級承載不同的業(yè)務(wù)，滿足不同用戶的體驗(yàn)訴求。集團(tuán)級主要承載集約化運(yùn)營業(yè)務(wù)，如運(yùn)營商的公有云業(yè)務(wù)、集約化IT等。區(qū)域級以承載有屬地化需求和計算類敏感的業(yè)務(wù)為主，如政企業(yè)務(wù)以及省份IT；控制面和信令面網(wǎng)元也可以集中部署在區(qū)域級。本地級主要部署轉(zhuǎn)發(fā)敏感類網(wǎng)元（時延要求高），用戶面網(wǎng)元跟隨CDN下沉到地市，滿足用戶對高清視頻等業(yè)務(wù)的體驗(yàn)訴求。邊緣級更進(jìn)一步，部署對轉(zhuǎn)發(fā)極度敏感的網(wǎng)元（時延要求極高），用戶面網(wǎng)元跟隨CDN下沉到基站位置，滿足未來用戶業(yè)務(wù)的極致體驗(yàn)訴求。

1.2 軟硬件解耦部署

NFV技術(shù)在使用的過程中，將傳統(tǒng)的網(wǎng)元分為硬件層、虛擬層、虛擬網(wǎng)元層，因此傳統(tǒng)的由廠商統(tǒng)一提供和維護(hù)的軟硬件設(shè)備被替換成不同型號的通用設(shè)備。虛擬化網(wǎng)元架構(gòu)相較于傳統(tǒng)網(wǎng)元架構(gòu)來說，增加了由虛擬機(jī)監(jiān)控器組成的虛擬層。在解耦方面，分為二層解耦與三層解耦，即軟硬解耦和軟軟解耦。運(yùn)營商普遍采用三層解耦模式，只有分層解耦才能滿足NFV開放、開源的要求，形成“應(yīng)用軟件+云操作系統(tǒng)+通用硬件”架構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，更實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件與運(yùn)行平臺的解耦，構(gòu)建開放、敏捷的電信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)ICT轉(zhuǎn)型。

NFV開放合作的理念即是分層解耦模式。NFV基于分層解耦后軟硬件解耦開放性不同的特性，將集成策略分為單廠家、共享虛擬資源池、硬件獨(dú)立、三層全解耦等4種方案。分層解耦模式下的各層產(chǎn)品，都可以由不同廠家提供有競爭力的產(chǎn)品，運(yùn)營商可在每層靈活選擇有競爭力的解決方案，有效避免廠商鎖定。為保障現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)穩(wěn)定，在建設(shè)引入NFV技術(shù)的初期，虛擬層和主要VNF網(wǎng)元建議同廠家建設(shè)，先做二層解耦，從軟硬件解耦入手，實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的分離，在硬件層面實(shí)現(xiàn)資源共享。技術(shù)成熟穩(wěn)定后，可以實(shí)現(xiàn)三層解耦，即可實(shí)現(xiàn)不同廠家不同網(wǎng)元軟硬件資源的共享，并達(dá)到硬件層、虛擬層、虛擬網(wǎng)元層采用不同廠家，避免對同廠家過度依賴。三層全解耦方式對技術(shù)要求較高，運(yùn)營商可以先采用硬件獨(dú)立設(shè)置的方式進(jìn)行解耦，逐漸實(shí)現(xiàn)三層全解耦。

1.3 SDN組網(wǎng)演進(jìn)

NFV技術(shù)是通過靈活的資源調(diào)度從而尋找最佳資源調(diào)度方案，為了實(shí)現(xiàn)靈活的資源調(diào)度，NFV技術(shù)需要采用SDN架構(gòu)，即采用集中式控制面和分布式承載面的扁平化網(wǎng)絡(luò)，以便于更好地進(jìn)行資源調(diào)度。NFV負(fù)責(zé)把各種網(wǎng)元進(jìn)行虛擬化，而SDN負(fù)責(zé)把傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化，并且使網(wǎng)絡(luò)作為管道變得更加智能。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求新增或改變，需要在每一層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、防火墻）上修改配置，工作量大且繁瑣。SDN技術(shù)屏蔽了來自底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、防火墻）的差異，無需反復(fù)配置每個節(jié)點(diǎn)的路由器，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備是自動化連通的，使用時只需定義簡單的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則即可。路由器自身內(nèi)置的協(xié)議可以變更，通過編程的方式即可對其修改，實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)交換性能。

2 NFV分步實(shí)施策略

2.1 基于網(wǎng)元特性部署

按照“從控制到轉(zhuǎn)發(fā)、從核心到邊緣、從增量到存量”策略，分步推進(jìn)網(wǎng)元功能的虛擬化?；诰W(wǎng)元特性，綜合考慮產(chǎn)品成熟度、部署需求、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度等問題，建議采用從EPC/IMS域信令面網(wǎng)元（MME）向數(shù)據(jù)面網(wǎng)元（PCRF），再向媒體面網(wǎng)元（VOLTE SBC、SAEGW）漸進(jìn)式部署。智能網(wǎng)、彩鈴平臺等基礎(chǔ)通信相關(guān)的業(yè)務(wù)平臺，也可逐步部署。

2.2 基于業(yè)務(wù)領(lǐng)域部署

將圍繞物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)、固定接入和VoLTE三大應(yīng)用領(lǐng)域開展技術(shù)推進(jìn)。在物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)方面，利用NFV的靈活擴(kuò)展能力，提供多樣的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。在固定接入方面，利用NFV架構(gòu)優(yōu)勢，高起點(diǎn)發(fā)展固網(wǎng)，推進(jìn)降本增效。在VoLTE方面，主要是利用NFV快速部署和升級的特點(diǎn)，利用規(guī)模性發(fā)展VoLTE新網(wǎng)絡(luò)。

3 NFV在管理上的變革

3.1 規(guī)劃建設(shè)流程的跟進(jìn)

調(diào)整規(guī)劃建設(shè)模式，以適應(yīng)NFV帶來的管理變革。制定分層分級的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)流程。并且現(xiàn)階段NFV電信云與私有云的硬件資源池、虛擬化系統(tǒng)、管理系統(tǒng)均獨(dú)立規(guī)劃建設(shè)。

3.2 運(yùn)維體系的升級

加快構(gòu)建分層維護(hù)、高效敏捷的運(yùn)維體系。NFV的維護(hù)不再是某個網(wǎng)元，而是一個虛擬層。針對NFV技能維護(hù)需求，制定培訓(xùn)計劃，提升技能，優(yōu)化團(tuán)隊結(jié)構(gòu)。

3.3 采購模式的變化

為了保障虛擬網(wǎng)元快捷入網(wǎng)，應(yīng)研究適應(yīng)NFV網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新型采購模式，分層級、分業(yè)務(wù)類型執(zhí)行采購。

4 NFV運(yùn)用所面臨的挑戰(zhàn)

在運(yùn)維方面，解耦后的處理方式和傳統(tǒng)方式差異很大，分成了硬件設(shè)備維護(hù)、軟件設(shè)備維護(hù)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源編排及云管理維護(hù)等。運(yùn)行維護(hù)的范圍也從以省級為單位向更廣范圍擴(kuò)展，虛擬化網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)區(qū)域級、集團(tuán)級的統(tǒng)一控制和資源的靈活調(diào)度。為了完成網(wǎng)絡(luò)集成工作，要改變網(wǎng)絡(luò)維護(hù)模式，以分層維護(hù)模式取代網(wǎng)元分類維護(hù)模式，將硬件與軟件分類維護(hù)。政府還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對于軟硬件專業(yè)維護(hù)人員的培訓(xùn)，培訓(xùn)一批高技能的維護(hù)人員。專用機(jī)房的建設(shè)，新型的IP網(wǎng)絡(luò)、信令采集、網(wǎng)絡(luò)安全等內(nèi)容均需進(jìn)行深入研究，保證NFV技術(shù)在各方面的順利運(yùn)行。

5 結(jié)論

邁向5G必經(jīng)過NFV、SDN、API、大數(shù)據(jù)、ICN等網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，第一步推進(jìn)NFV進(jìn)度，第二步部署C/U分離網(wǎng)絡(luò)。目前，電信云和IT云融合的統(tǒng)一資源協(xié)同編排能力建設(shè)，電信增強(qiáng)特性軟件能力建設(shè)，新型數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的云化網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)等方面仍存在諸多挑戰(zhàn)，只有產(chǎn)業(yè)鏈中的各方齊心努力，通過實(shí)踐對其進(jìn)行完善和推進(jìn)，NFV、SDN等技術(shù)才能在網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型中起到關(guān)鍵的作用。

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