NFV技术进展及其应用探讨

admin

文字版：
专家视点《电信网技术》2016年7月第7期
1引言
近年来，各电信运营商纷纷推进承载网络的智能
化改造，建设适应不同业务承载需求的智能管道，但是
承载网络的主要设备基本上还是以专用硬件设备为
主，改造周期较长，费用高，灵活性不足，离支撑业务发
展所要求的快速响应能力还有很大差距。另一方面，
随着通用计算机处理性能和转发能力不断提升，NFV
（NetworkFunctionVirtualization，网络功能虚拟化）的
技术标准不断成熟和完善，网络设备通用化，网络能力
软件化已逐步成为可能，NFV在某些领域已经开始试
点和应用。本文将结合工程实践，对NFV的技术理
念、标准和开源项目进展、典型应用场景及发展挑战等
作分析和探讨。
2NFV的技术理念
NFV是一种新型的网络技术，它的技术理念是把
IT领域的虚拟化技术引入至CT领域，利用标准化的通
用设备来实现各种网络设备功能，以便增强网络弹性，
提升业务部署速率，降低网络成本。NFV的技术理念
如图1所示。
软件和硬件解耦是NFV的本质，通过网络功能虚
拟化将网络功能从专用硬件设备中剥离出来，实现软
件和硬件独立发展，网络功能根据需要可以动态/灵活
地进行部署，网络价值由硬件迁移至软件。它的基本
思路是：
●硬件通用化：基于行业标准的服务器、存储和交
换设备，来取代私有专用的网元设备。
NFV技术进展及其应用探讨
周振勇华信咨询设计研究院有限公司网络规划研究院副院长，总工程师
摘要：NFV是电信网络的一次重要技术变革，NFV网络与传统电信网络相比将具有更灵活和快速的
业务提供能力。本文介绍了NFV的技术理念、标准及开源项目进展情况，并对其典型应用场景及发展挑
战进行了分析和探讨。
关键词：NFV；技术进展；应用
图1NFV技术理念示意图
·41·
51学通信（51xuetongxin.com），致力打造最佳的通信技术分享平台，主打IMS、EPC、NFV、云、SDN以及5G核心网等主题。
终身视频会员赠送51学通信所有原创高清视频及PDF课件，终身免费更新。有微信群答疑。
购买请联系站长爱卫生微信：gprshome201101或51学通信淘宝店：51xuetongxin.taobao.com。□TELECOMMUNICATIONSNETWORKTECHNOLOGYNo.7EXPERTVIEWPOINT
●网络功能软件化：通过软件实现不同网络设备
功能，按需部署到网络中任意位置。
●虚拟化：运用虚拟化技术将物理资源抽象为虚
拟资源供上层应用调用。
3NFV标准及开源项目进展
3.1ETSI
ETSINFVISG成立于2012年底，一直致力于制定
支持NFV的硬件和软件基础设施的架构规范以及虚
拟网络功能的指南，推进NFV的快速实现和部署，简
化运营商的运营维护工作，截至目前共发布了3版白
皮书、8个框架性文档（包括用例、需求、架构等）。2016
年，将重点研究SDN与NFV的结合、VNF（Virtualized
NetworkFunction，虚拟化的网络功能模块）独立构建及
管理的相关规范、基于VNF的端到端应用落地、无缝
加载和混合部署，同时推进VNF产业化落地。ETSI
NFV框架如图2所示。
3.2CCSA
中国通信标准化协会（CCSA）与NFV技术相关的
研究目前集中在TC3、TC5和TC7。其中，TC3成立软
件化智能型通信网络（SVN）子工作组，聚焦SDN/NFV
方面，重点研究核心网网元虚拟化一般性要求（虚拟化
场景、架构、功能和接口等），主要针对网元虚拟化平
台。截止到2015年底，共完成13个标准研究项目的立
项。TC5重点研究基于SDN/NFV演进的移动核心网
网络需求场景、网络架构、网元功能和接口协议，以及
基于新架构下的网络安全技术，共启动6项标准研究
项目。TC7作为网络管理与运营支撑工作组，重点研
究引入NFV后网络管理相关的技术，启动2个标准研
究项目。后续CCSA标准化研究重点将包括VNF软件
架构、NFV管理及编排、性能及可伸缩性、可靠性以及
安全等方面。
3.3OPNFV
OPNFV（OpenPlatformforNFV，NFV开放平台）为
Linux基金会创建的开放平台，旨在提供运营商级的综
合开源平台以加速新产品和服务的引入，实现由ETSI
规定的NFV的架构与接口。2015年6月，OPNFV发布
了第一个软件版本ARNO。该平台软件可集成、自动
化部署OpenStack、OpenDayLight、OpenvSwitch等组
件，支持用户部署自有的或第三方的VNF，并提供了自
动化测试试验环境。ARNO的架构如图3所示。
4NFV应用场景
4.1虚拟化EPC
传统EPC设备为专用的硬件设备（大多数为
ATCA设备），设备通用性差，异厂家硬件设备不能通
图2ETSINFV框架示意图
·42·
51学通信（51xuetongxin.com），致力打造最佳的通信技术分享平台，主打IMS、EPC、NFV、云、SDN以及5G核心网等主题。
终身视频会员赠送51学通信所有原创高清视频及PDF课件，终身免费更新。有微信群答疑。
购买请联系站长爱卫生微信：gprshome201101或51学通信淘宝店：51xuetongxin.taobao.com。专家视点《电信网技术》2016年7月第7期
用，维护难度大，成本高；配置复杂，不能根据业务和网
络的实时变化来调度资源。vEPC通过通用硬件构建
虚拟化的统一平台，支撑EPC网元（包括MME、HSS、
PCRF、SGW、PGW）的高效部署，从而降低建网和运维
成本。引入虚拟化后，vEPC网络架构、接口及协议依
然遵循原有规范。目前，ETSI组织了vEPC的PoC概
念验证测试，相关运营商提出了部署计划，预计vEPC
将在2017—2018年具备小规模商用能力。
4.2宽带网应用场景
（1）虚拟化BRAS
智能边缘是IP城域网的关键节点，而BRAS是该
节点的核心设备，主要实现对用户及流量的控制和管
理。目前，该设备为一体化设备，实现业务功能与硬件
强相关。存在的主要问题有：
●BRAS上维护了大量用户业务管理相关的业务
属性、配置及状态，不同BRAS间相互独立，无法实现
共享。
●新业务引入需重构业务流程，开发及部署周期
较长，难以适应未来业务的发展需求。
vBRAS是实现智能边缘虚拟化的代表技术，是实
现弹性业务POP的基础。vBRAS以功能集为单元对
设备控制平面进行重构，形成独立模块，包括用户管
理、组播、QoS与路由等模块，每个模块可按需在虚拟
机上部署，且可基于x86通用服务器的虚拟化资源提
供能力实现灵活扩展。vBRAS将增强可编程能力，如
控制平面的能力对外开放，上层应用可通过API接口
灵活调用相关功能模块，甚至用户可按需定制业务策
略。vBRAS目前还没有成熟产品，尚处于小规模试点
阶段。vBRAS的实现方案如图4所示。
（2）虚拟化CPE
目前，运营商CPE设备存在的问题主要有：定制化
程度高、种类繁多、采购和运维成本高；企业用户的个
性化需求，定制设备难以精确匹配；业务调度不灵活，
需频繁升级，新业务引入周期长，网络演进困难。随着
互联网企业提供的互联网路由器的出现，CPE设备已
经成为互联网企业抢占家庭业务市场的核心控制点，
运营商面临着严峻的挑战。
为了解决CPE在发展中存在的问题，vCPE将是一
种较好的技术选择。vCPE将传统CPE中的控制面功
能及业务处理功能（如防火墙、地址管理等）分离出来，
虚拟化后迁移到控制器侧或云端，网关设备上仅保留
物理接入接口（广域网接口、局域网接口、USB接口等）
以及数据面二层转发功能。vCPE简化了用户侧设备，
采用远程方式为用户网络故障诊断服务，便于故障诊
断和修复，提升业务的可管理性并降低能耗，提高了业
务部署的灵活性，运营商可以更快更简单地部署新硬
件/软件，为未来新业务的快速部署开放提供能力，有
利于缩短新业务市场的响应时间。目前，vCPE在国外
运营商已有试点，预计在2017—2018年将具备小规模
商用能力。vCPE实现方案如图5所示。
5NFV发展挑战
5.1可靠性问题
传统的电信网络采用高可靠性的专用设备，可靠
性达99.999％，而采用虚拟化技术的通用服务器设备
其可靠性明显低于传统的专用电信设备（一般通用服
图3OPNFVARNO架构示意图
·43·
51学通信（51xuetongxin.com），致力打造最佳的通信技术分享平台，主打IMS、EPC、NFV、云、SDN以及5G核心网等主题。
终身视频会员赠送51学通信所有原创高清视频及PDF课件，终身免费更新。有微信群答疑。
购买请联系站长爱卫生微信：gprshome201101或51学通信淘宝店：51xuetongxin.taobao.com。□TELECOMMUNICATIONSNETWORKTECHNOLOGYNo.7EXPERTVIEWPOINT
务器设备可靠性只能达到99.9％）。为了满足电信级设
备高可靠性的要求，NFV的组件需在多个方面提供与
传统电信设备相当的性能，包括故障率、检测时间、恢
复时间以及检测和恢复的成功率。引入NFV后，原有
软硬一体化设备分成了三层，同时还引入MANO
（NFVManagementandOrchestration，NFV管理和编
排），而MANO也深度介入网元的自动伸缩等流程中，
对整个网元的可靠性带来了深刻的影响。为了满足电
信级设备99.999％的高可靠性，硬件资源层、虚拟资源
层、VNF和MANO如何协同，VNF与MANO如何配合
等都会影响到整个系统的可靠性。这需要建立一套完
整的可靠性体系并对三层如何协同提出明确的要求。
5.2数据转发性能问题
设备的性能主要体现在设备的计算能力、数据转
发能力和存储能力等方面。NFV网络的性能瓶颈目前
主要集中在I/O接口数据转发能力上。未来可通过底
层设备定制、操作系统优化、业务层软件优化等方式逐
步提高转发性能。
5.3业务部署方式问题
传统网络的业务部署方式为：根据业务需求测算
图4vBRAS实现方案示意图
图5vCPE实现方案示意图
·44·
51学通信（51xuetongxin.com），致力打造最佳的通信技术分享平台，主打IMS、EPC、NFV、云、SDN以及5G核心网等主题。
终身视频会员赠送51学通信所有原创高清视频及PDF课件，终身免费更新。有微信群答疑。
购买请联系站长爱卫生微信：gprshome201101或51学通信淘宝店：51xuetongxin.taobao.com。专家视点《电信网技术》2016年7月第7期
业务网络的容量→采购软硬件设备→到货调试→上
线，而采用NFV网络后，业务部署方式将发生很大变
化，将变为：由MANO实现业务编排、虚拟资源需求计
算及申请→虚拟化的资源池提供相应资源→上线。业
务部署方式的变化将对运营商现行的设备采购模式、
运维模式产生较大的冲击，未来NFV网络如何集成和
运维将成为一个巨大的挑战。
6结束语
NFV是电信网络的一次重要技术变革，NFV网络
与传统电信网络相比将具有更灵活和快速的业务提供
能力，从长远来看，也有利于降低网络建设和运营成
本，但目前尚处于起步阶段，它的实施将是一个漫长的
过程。本文对NFV的技术理念、标准及开源项目进展
情况、典型应用场景及发展挑战进行了初步分析和探
讨，供相关技术人员参考。
参考文献
［1］中国电信.NFV技术白皮书.2015.
［2］ETSI.NetworkFunctionsVirtualization（NFV）：Architecture
Framework［S］.ETSI，2015.
DiscussionontheprogressofNFVtechnologyanditsapplication
ZHOUZhenyong
Abstract：NFVisanimportanttechnolgicalchangeoftelecomnetwork.NFVnetworkcanoffordmoreflexibleandrapidbusinessabilitycomparedwiththetraditionalnetwork.ThispaperintroducesthetechnolgyideaofNFV，theprogressonNFVstandard，itsopensourceplatformandpresentsitsapplicationareasanddevelopmentchallenge.
Keywords：NFV；technolgyprogress；application
（收稿日期：2016-05-31）
华为加入SmartAfrica，助力非洲各国
加速数字化转型
近日，华为在第27届非洲联盟峰会分会，SmartAfrica董
事会上宣布作为信息与通信技术（ICT）顾问和白金会员正式
加入SmartAfrica联盟，助力非洲各国加速数字化转型。
SmartAfrica是由非洲多国元首发起的创新联盟，旨在通
过分享知识和经验，提供可支付的宽带接入及其他ICT技
术，改善非洲大陆整体的社会经济水平。SmartAfrica董事会
主席，卢旺达总统卡加梅曾提及，该联盟的五大原则是：把
ICT作为非洲国家社会经济发展议程的中心；提升ICT接入，
尤其是宽带联接；通过ICT改善非洲的可靠性、效率、及开放
度；重视私营领域；利用ICT促进可持续发展。
华为高级副总裁庞基敏在SmartAfrica董事会上与非洲
各国ICT部长共同讨论SmartAfrica愿景，并表示：“推进非洲
的信息化，需要加强数字基础设施建设，加速各行业数字化
升级，促进知识共享和技能传递。我们会一如既往地积极支
持智慧非洲计划，与各利益相关方进行合作，共同推进互联
互通，共建智慧非洲。”
深圳电信与华为合作共建“千兆全光网
标杆城市”
日前，中国电信股份有限公司深圳分公司（以下简称深
圳电信）与华为签署了共建“千兆全光网标杆城市（Gigaband
City）”（以下简称千兆城市）合作框架协议。未来，双方将发
挥各自业务领域的优势，携手将深圳打造成为新型智慧城市
的标杆。
作为深圳市创建新型智慧城市标杆市的重要组成部分，
深圳电信将与华为合作，在未来5年内完成千兆网络的全面
部署，达到100％千兆小区覆盖，实现千兆用户90万的目标。
业务上，重点打造4K视频，为家庭用户提供高质量的业务体
验，同时结合视频业务发展引入VR技术，推行影视VR首发
等新业务。此外，为企业提供“一站式”业务解决方案，包括
全光园区、千兆酒店、“光+云”政企应用等新型业务，并在此
基础上共同定义千兆城市网络建设新标准，为全球千兆城市
建设提供指引和参考。
·45·
51学通信（51xuetongxin.com），致力打造最佳的通信技术分享平台，主打IMS、EPC、NFV、云、SDN以及5G核心网等主题。
终身视频会员赠送51学通信所有原创高清视频及PDF课件，终身免费更新。有微信群答疑。
购买请联系站长爱卫生微信：gprshome201101或51学通信淘宝店：51xuetongxin.taobao.com。