云化的分組域核心網(wǎng)演進(jìn)相關(guān)分析

劉宏宇 王寧 劉蓓蓓

摘要：伴隨當(dāng)今數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量、信令的迅猛且持續(xù)化增長，這在較大程度上對網(wǎng)絡(luò)可靠性、容量提出了更多且更加嚴(yán)格的要求。本文首先簡要分析了分組域核心網(wǎng)的基本現(xiàn)狀，指出了核心網(wǎng)云化及NFV，最后探討了核心網(wǎng)云化演進(jìn)，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒。

關(guān)鍵詞：云化 分組域 核心網(wǎng) 演進(jìn)

伴隨社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的日漸提升，無論是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量，還是信令，均呈快速且大量增加趨勢，這勢必會給整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性以及總體容量提出全新要求。針對分組域核心網(wǎng)來講，其實(shí)為蜂窩網(wǎng)全部流量的基本融合點(diǎn)，同時(shí)還是處理深度流量以及控制策略的執(zhí)行點(diǎn)當(dāng)前為了能夠更好更加全面的應(yīng)對業(yè)務(wù)發(fā)展需要，分組域核心網(wǎng)基于LTE階段，除了應(yīng)具有WLAN、LTE等方面的融合組網(wǎng)能力之外，還需要合理運(yùn)用各種集中化部署策略，持續(xù)演進(jìn)與增強(qiáng)分組域設(shè)備平臺架構(gòu)，以此來更好的應(yīng)對大數(shù)據(jù)量處理所帶來的各種挑戰(zhàn)。本文基于云化的分組域核心網(wǎng)演進(jìn)作一探討。

1分組域核心網(wǎng)現(xiàn)狀分析

針對傳統(tǒng)2G/3G/4G分組域框架內(nèi)的GGSN、SGSN等設(shè)備硬件來講，其有著比較快的容量增遽改建，一些廠家單套附著用戶數(shù)已經(jīng)能夠達(dá)到750萬，而在具體的GGSN單機(jī)柜吞吐量方面，則能達(dá)每秒60Gbit，因而可以較好的滿足現(xiàn)階段2G/3G/4G的總體發(fā)展需求;此外，還需要指出的是，傳統(tǒng)的分組域網(wǎng)絡(luò)，其在具體擴(kuò)容方面，大多是圍繞GGSN、SGSN設(shè)備來實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)容的，多以現(xiàn)網(wǎng)用戶數(shù)、流量增長實(shí)況為參照。針對常規(guī)核心網(wǎng)設(shè)備來講，其所采用的是CPCI架構(gòu)，有著比較低的設(shè)備集成度，而且總體容量也相對有限，因而普遍存在者占地大、能耗高及設(shè)備多等突出問題，除此之外，一些軟交換于本地網(wǎng)進(jìn)行分散部署，因而造成現(xiàn)網(wǎng)OPEX始終維持在高位，有著比較低的運(yùn)維效率。

針對分組核心網(wǎng)而言，其實(shí)際就是IT網(wǎng)絡(luò)與CT網(wǎng)絡(luò)之間十分重要的中間節(jié)點(diǎn)，南向充斥著大量的數(shù)據(jù)，而北向則承載了諸多互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。因而在整個移動網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，發(fā)揮著承上啟下的作用。

2核心網(wǎng)云化與NFV

2.1核心網(wǎng)云化

云計(jì)算首次提出于2006年，于IT領(lǐng)域當(dāng)中獲得飛速發(fā)展，在此背景下，許多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)相繼推出了諸多新型且實(shí)用的云計(jì)算服務(wù)，比如阿里巴巴的阿里云、微軟的Windows Azure以及亞馬遜的EC2等。除此之外，這些運(yùn)營商無論是在業(yè)務(wù)系統(tǒng)上，還是在支撐系統(tǒng)、桌面系統(tǒng)方面，均大規(guī)模運(yùn)用了私有云系統(tǒng)，比如業(yè)務(wù)云、桌面云等。針對傳統(tǒng)類型的電信領(lǐng)域，比如信令節(jié)點(diǎn)SBC、IMS、交換網(wǎng)元Router、NAT，移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NodeB、SGSN、MME及HLR/HSS等?，F(xiàn)階段，仍選用的是傳統(tǒng)建設(shè)模式與設(shè)備。但需要強(qiáng)調(diào)的是，以云計(jì)算技術(shù)為對象，向其進(jìn)行轉(zhuǎn)變與演進(jìn)，已經(jīng)成為大勢所趨，核心網(wǎng)云化已是必然。

針對電信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)云化來分析，從根本上來講，即為把核心網(wǎng)網(wǎng)元均部署于虛擬化資源池上，其特征為：（1）網(wǎng)元軟件化。針對傳統(tǒng)類型的核心網(wǎng)設(shè)備來講，會向功能軟件包進(jìn)行演進(jìn)，并且還解耦于硬件。（2）資源共享化。從基礎(chǔ)層面來分析，運(yùn)用虛擬化技術(shù)，把硬件資源根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，封裝成虛擬資源，并在虛擬資源上部署網(wǎng)元功能軟件;此外，與維護(hù)、管理層面的優(yōu)化相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)各類資源的整體性共享。（3）部署集中化。當(dāng)硬件與網(wǎng)元功能之間已經(jīng)解耦，此時(shí)，便可以根據(jù)實(shí)際需要，統(tǒng)一對硬件進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，通過集中部署網(wǎng)元，能夠更好的將規(guī)模優(yōu)勢發(fā)揮出來。

2.2NFV

2.2.INFV縱向解構(gòu)

相比于現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，NFV分別從縱、橫兩方面來實(shí)施解構(gòu)，且依據(jù)NFV來分析，其有3層劃分：其一，基礎(chǔ)設(shè)施層?；谠朴?jì)算層面來分析，NFVI （NFV Infrastructure）實(shí)為一個資源池。當(dāng)NFVI被映射至物理設(shè)施上，便會成為地理上處于分散狀態(tài)的數(shù)據(jù)中心，并借助高速通信網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)最終的連接。其二，虛擬網(wǎng)絡(luò)層。針對此層而言，與之相對應(yīng)的為各電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，而對于各物理網(wǎng)元來分析，其均映射呈一個虛擬網(wǎng)元VNF，而對于其所需要的資源來講，需進(jìn)行分解，形成計(jì)算/存儲/交換資源，并且承載對象是NFVI，另外，于各個VNF間，實(shí)現(xiàn)連接的各接口仍選用的是信令接口。其三，運(yùn)營支撐層。與此層相對應(yīng)的是OSS/BSS，需為了滿足虛擬化而開展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與修改。

2.2.2NFV橫向解構(gòu)

基于橫向?qū)用鎭矸治?，NFV主要有兩個域：其一，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)域。與現(xiàn)階段各個電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)相對應(yīng);其二，管理編排域。其與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的差異為，NFV加入了1個管理編排域（MANO），其負(fù)責(zé)管理與編排NFVI資源進(jìn)行。

3分組域核心網(wǎng)云化演進(jìn)

現(xiàn)階段，各個廠家在具體的核心網(wǎng)分組域網(wǎng)元方面，仍采用的是非開放式設(shè)備，不僅沒有開放性特征，而且還不具備靈活性。以NFV網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)的分組核心網(wǎng)，其理念即為把網(wǎng)絡(luò)劃分成3層，即應(yīng)用層、虛擬層與設(shè)備層。在LTE時(shí)代背景下，分組核心網(wǎng)在其中扮演著重要角色，起到承上啟下的作用，盡快開展NFV技術(shù)落地方面的研究，基于ATCA架構(gòu)上，持續(xù)圍繞云化而不斷演進(jìn)，特別重要與必要。依據(jù)虛擬功能網(wǎng)元層、虛擬資源層與硬件層間所存在的不同的耦合關(guān)系，主要有如下幾種實(shí)施方案：三層全解耦方式、硬件獨(dú)立、共享資源池與單廠家。

4結(jié)語

綜上，伴隨LTE的持續(xù)、高速發(fā)展，其對核心網(wǎng)分組域提出更多要求與挑戰(zhàn)。核心網(wǎng)云化對網(wǎng)絡(luò)彈性擴(kuò)容有利，而且還有助于增強(qiáng)整體的可靠性，除此之外，還能為網(wǎng)絡(luò)能力的開發(fā)與共享提供切實(shí)方便。需要指出的是，對核心網(wǎng)云化所需面對的諸多問題展開分析，提出具體的解決方案，有助于NFV技術(shù)在運(yùn)營商核心網(wǎng)分組域中的引入。

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