NFV MANO的关键问题研究与实践

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21
运营与应用
2016.12·广东通信技术
DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2016.12.006
NFVMANO的关键问题研究与实践
阳志明
中国电信股份有限公司广东研究院。
毛斌宏
中国电信股份有限公司广东研究院。
［阳志明毛斌宏］
主要分析电信运营商在未来NFV技术研发、网络部署所涉及的NFV管理和
编排（NFVMANO）的关键技术问题，包括：资源管理Direct和Indirect模式，
MANO与传统OSS/网管的协同，通用VNFM和专业VNFM要求等。对各关键技
术问题，提出可能的解决方案并加以分析比较，给出相应解决方案的建议。希望能
把握未来NFVMANO的发展趋势与重点方向，以期对国内相关技术发展提供必要
的指导与支撑。
关键词：NFVMANOVNF直接模式间接模式
引言
随着“互联网+”和“宽带中国”等国家战略的推进，
信息通信业面临新的机遇和挑战，开放、创新、融合成为
重要趋势。传统网络架构和运营体系越来越难以适应互联
网业务发展的要求，网络转型升级和架构重构成为全球主
流运营商的共同追求。与国际电信网络发展趋势同步，过
去一段时间，国内三大运营商中国电信、中国移动、中国
联通分别发布网络重构战略。通过网络重构，实现从网络
被动适应互联网应用向网络主动、快速、灵活适应互联网
应用的根本转变。
向目标网络架构演进有3个关键：SDN/NFV的引入、
网络和IT的深度融合、开发运营一体化。其中，NFV作
为网络架构演进的重要技术路径，通过在网络设备中引入
虚拟化和云化技术，以虚拟化实现软硬件解耦，以云化实
现硬件资源的共享及系统随业务大小的弹性伸缩。NFV
的目标是通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设
备，取代通信网络中长期使用的私有专用的网元设备，从
而帮助运营商降低部署、管理和维护网络的成本，同时提
供更好的弹性和敏捷性，以适应业务需求变化的要求，从
而支撑业务的快速创新和缩短业务的上线周期。作为一个
新兴事物，NFV的引入，也给网络建设与运营带来新的
挑战，在其逐步研究和试验部署的过程中，存在一些值得
关注的问题，亟待逐步研究解决。
重点总结在研究和实践NFV关键要素：NFVMANO
摘要
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运营与应用
》运营与应用
中所面临的关键技术问题，并提出相应的解决方案。
1NFV的基本概念和NFVMANO架构
引入NFV后的系统组网架构如图1所示，虚拟化实
现了底层物理设备、虚拟化操作系统和上层软件功能（虚
拟化网络功能单元）的解耦。NFV引入了MANO(NFV
ManagementandOrchestration，NFV管理和编排)，通
过MANO提供的可管、可控、可运营的服务提供环境，
使得基础资源可以灵活便捷地提供给上层应用，其本质是
实现虚拟化网络功能单元VNF、网络服务NS的自动化部
署、弹性调度及高效运维管理。
MANO包含3个方面的主要组成要素：功能、接口
参考点及核心管理信息实体。
功能方面，MANO包含3个核心功能模块：
NFVO(NFVOrchestrator)、VNFM(VNFmanager)、VIM
（VirtualInfrustrationManagement）。NFVO主要负责
跨VIM的NFVI资源编排及网络服务的生命周期管理。
VNFM主要负责VNF的生命周期管理。VIM主要负责对
整个基础设施层资源的管理和监控。NFVO、VNFM、
VIM三个功能模块在逻辑上独立，可通过标准接口互通，
在实际部署时可根据需要分设或合设。
接口方面，MANO包含内部NFVO、VNFM、VIM
三个功能模块之间的接口参考点：Or-Vnfm、Or-Vi、ViVnfm；MANO与虚拟化网络功能单元VNF、NFV基础设
施NFVI及EMS之间的接口参考点：Ve-Vnfm-em、VeVnfm-vnf
、Nf-Vi；以及MANO与OSS之间的接口参考点：
Os-Ma-nfvo。
管理信息实体方面，MANO主要管理的信息实体包
括：网络服务目录、VNF目录、NFV实例、NFVI资源等。
2　网络功能虚拟化对NFVMANO的基本
要求
NFVMANO主要用于提供虚拟化资源、虚拟化网
络功能（VNF）和网络服务（NS）的统一管理，以支持
NFV硬件资源与软件功能解耦目标的实现。
VNF生命周期管理是NFVMANO需要支撑的核心
要求，同时也是NFV架构下实现自动化运维的关键环节，
包括VNF的实例化、终结、扩缩容、查询、自愈等，涉
及VNF生命周期管理相关的资源编排、自动化部署、弹
性扩缩容决策。在具体VNF部署时需根据业务的规格需
求和基础设施的硬件属性完成自动化资源编排，根据亲和
性/反亲和性策略、基础设施资源的负荷/可用状况等关
键要素完成自动化部署，基于网元的CPU占用率、用户
容量门限、带宽使用率等关键KPI指标进行扩缩容决策等。
VNF生命周期管理一般由MANO的VNFM功能模块实现，
由VNFM、NFVO、VIM和EMS协同完成。网络中VNF
一般由多供应商提供，这就要求VNFM可以部署多个，如：
每个厂商VNF部署一个VNFM，或者一个VNFM服务多
个厂商VNFs。
网络服务（NS）生命周期管理是NFVMANO支撑
的另一核心要求，类似包括NS实例化、终止、扩缩容、
查询等，同时也需支持通过各种复杂性的网络服务配置更
改来更新网络服务。网络服务生命周期管理一般由MANO
的NFVO功能模块实现，NFVO通过使用VNFM提供的
VNF生命周期管理接口，以及VIM提供的资源管理接口，
协调实现NS生命周期管理功能。
从NFV的角度来看，以云化实现硬件资源的共享是
NFV网络的价值所在，这就要求跨越一个或多个NFVI资
源池实现NFV基础设施资源的统一管理。虚拟化基础设
施的管理一般由MANO的VIM功能模块实现，它对上提
供接口或API，用于控制和管理VNF相关的计算、存储
图1NFV系统组网架构
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2016.12·广东通信技术
和网络资源，以及他们的虚拟化。NFVO通过跨域协同
VIM
，实现对底层虚拟化资源的统一管控。
NFV促进了电信网络的软件化，为适应NFV网络的
跨域、多厂商、多专业特性，NFVMANO要求支持跨域、
跨厂商VNF软件版本的统一管理。
在网络服务、VNF生命周期期间，NFVMANO需要
通过监视虚拟化网络的KPI，以支持自动化高效运维的实现。
3NFVMANO的关键技术
NFV对传统电信网络除了结构性的改变以外，还面
临着交付、运维模式的变革，需要引入大量的NFV业务
编排和管理的创新技术。以下笔者就在从事NFVMANO
研发和试验部署的过程中发现的3个关键问题进行深入分
析和探讨，并给出相应的解决方案。
3.1资源配置的Direct/Indirect模式问题
（1）Direct/Indirect虚拟资源分配模式的基本概念
Direct/Indirect模式是ETSI关于NFV特有的两种
资源管理模式。NFVMANO允许NFVO和VNFM两者
都能管理VNF生命周期管理所需的虚拟化资源，Direct/
Indirect是相对VNFM而言的。VNFM直接通过VIM分配
VNF生命周期管理所需的虚拟化资源，则为Direct资源
分配模式；否则，则为Indirect模式。2种资源分配模式
的简要示意如图2所示。
（2）Direct/Indirect模式的对比分析
总体而言，两者都由VNFM提供VNF生命周期管理
（LCM）：
①在执行VNF生命周期管理操作之前，无论该操作
需要新增资源，还是修改或者释放已分配的资源，VNFM
都需要向NFVO请求资源授权（requestgranting）；
②资源容量和状态等信息由NVFO统一维护管理。
两种模式的不同主要体现在；
③Direct模式下，VNFM和NFVO都需要与VIM交
互；Indirect模式下，VFNM不需要和VIM进行交互；
④Indirect模式下，NFVO需要提供VIMProxy能力，
将VIM的虚拟资源管理接口暴露给VNFM使用。
总体分析2种模式在架构、业务成效、性能、集成
复杂度以及安全性方面的优劣：
（3）对两种资源管理模式的使用建议
综合以上分析，从功能、落地部署、安全性、未来演
进角度考虑，Indirect模型较好；性能方面，Direct模式占优；
系统集成复杂度两者相当。
考虑网络未来发展，笔者建议，运营商应要求厂商支
图2Direct/Indirect资源分配模式
表1Direct/Indirect模式综合对比分析
Direct（直接）模式Indirect（间接）模式分析比较说明
架构中
VNF所需资源由
VNFM分配，VNF
之间及VNF和PNF
之间互通所需资源
由NFVO分配，分
工不太明确，架构
不清晰
优
所有资源由NFVO负
责分配，分工明确，
架构清晰；
架构选项中定义了
Direct和Indirect
模式，但由于存
在NS和跨DC的
VL的资源调度问
题，架构落地时并
非是Direct模式或
者Indirect模式，
而是Direct模式
+Indirect模式或
Indirect模式;
业务
成效
中
无法保障资源调度
按优先级控制
无法实现虚拟资源
的统一管控
优
可以保障资源调度按
优先级控制；
支持虚拟资源的统一
管控
Indirect模式，有利
于保障资源调度优
先级，实现对虚拟
资源的统一管控，
运营商利益更利于
得到保障
性能优
VNFM分流了
NFVO的处理，在
大规模使用时，可
以避免NFVO成为
性能瓶颈
中
NFVO具有资源的全
局视图，优化资源分
配；但在大规模使用
时，NFVO处理性能
要求较高
由于资源操作调度
的Leadtime主要
在于VIM对资源
的处理上，如VM
的创建等，由此，
Indirect模式从整体
上对性能带来的损
耗差别应该非常小。
集成
复杂
度
中
每个VNFM都必须
建立与VIM的接口，
接口数量更多；
相比多了资源授权
接口
中
由于增加了VNFM对
NFVO的资源配置接
口，增加了接口复杂
度
Direct模式接口数
量更多，Indirect模
式，接口复杂度相
对较高
安全
性
中
相关VNFM都需要
获取VIM的（资源
控制级）访问权限，
访问权限分散，存
在安全隐患
优
Indirect模式下，资源
调度使用集中控制策
略，VNFM没有访问
VIM的权限，NFVO
可以对收到的请求与
资源授权进行校验确
认，从而可以避免上
述安全隐患
Indirect能更好的保
证安全性
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》运营与应用
持Indirect模式，以利推进分层解耦、实现对虚拟资源的
统一管控。在NFV推进初期，运营商可以综合考虑部署
时的具体情况，衡量取舍采取的具体模式。
3.2通用VNFM与专用VNFM问题
（1）通用VNFM与专用VNFM架构的基本概念
通用VNFM和专用VNFM是ETSI定义的与VNFM
相关的2种架构选项，ETSI关于通用和专业VNFM架构
的研究主要体现在《gs_NFV-IFA009v010101p：“Network
FunctionsVirtualisation(NFV);ArchitecturalOptions
Report”》文档中。
通用VNFM的架构选项如图3所示：
如图3所示，通用VNFM可以服务于不同类型和/
或不同的供应商提供的VNF，通用VNFM对他所管理的
多种类型、多厂商VNF的操作没有依赖性，但它应能够
适应在VNF包中定义的不同VNF的特定脚本。视乎管
理要求，可能有多个通用VNFM，每个VNFM管理一定
VNF的子集。NFVO在这种情况下，需要同时处理多个
通用VNFM。
NFV架构框架同时也允许一个或多个专用VNFM连
接到单个NFVO，专用VNFM在其需处理复杂生命周期
管理过程，并且这些处理过程可能是针对特定VNF的情
况下是必需的。
专业VNFM架构选项如图4所示：
（2）两种架构的比较
两种架构选项对VNFM的功能要求大体相同，包括：解
析VNFD，获得部署VNF所需资源要求及所需部署的业务软
件；VNF生命周期管理，包括实例化、查询、扩缩容、终止等。
两种VNFM架构选项带来的不同要求主要如表2。
根据以上架构比较，进一步分析2种架构在技术实
现难度、运维复杂度方面的优劣：
（3）架构选择建议
综合考虑，建议采用专用+通用VNFM结合的方案。
①对EPC、IMS等场景，VNF功能复杂，对VNFM
要求较高，推荐采用专用VNFM；
VNF
A
EM
VNF
B
EM
VNF
Z
EM
GenericVNFM
NFVIVIM
OSS/BSSNFVO
Or-Vi
Or-Vnfm
Vi-Vnfm
Vn-Vnfm-em
Vn-Vnfm-vnf
VIM
图3一个通用VNFM的架构选项
图4专业VNFM的架构选项
通用VNFM专用VNFM
供应商要
求
VNF和VNFM可不同厂家、
松耦合
VNF和VNFM同厂家、
紧耦合
标准化接
口要求
Vn-Vnfm-vnf：VNFM与VNF
之间；
Vn-Vnfm-em：VNFM与EM
之间；
Vi-Vnfm：VNFM与VIM之间；
Or-Vi：NFVO与VIM之间。
Or-Vnfm：VNFM与
NFVO之间；
Vi-Vnfm：VNFM与
VIM之间；
Or-Vi：NFVO与VIM
之间；
功能要求VNFM管理多个不同厂商
VNF；
为达到通用VNFM与VNF的
解耦，要求定义供应商无关、
VNF无关的通用脚本语言
要求NFVO有处理多个
VNFM的能力
表2通用VNFM和专用VNFM部署方案的不同要求
部署方案通用VNFM专用VNFM通用+专用
VNFM
运维复杂度一个VNFM同
时管理多个异厂
家VNF，极大
减少VNFM数
量，网络运维复
杂度较低
不同厂家VNF需要
部署不同VNFM，
VNFM数量较多，网
络运维复杂度较高
运维复杂度
适中
技术实现难
度
需要标准化VnVnfm-vnf
、VnVnfm-em、OrVi
、Vi-Vnfm等
接口，技术实现
难度较大
需要标准化Or-Vi、
Or-Vnfm、Vi-Vnfm
等接口，技术实现难
度相对较小
技术实现难
度适中
表3通用VNFM和专用VNFM部署方案的对比分析
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混合网络的协同管理。
（4）方案4：新建SDN/NFV协同编排，逐步替换OSS
如图8所示，本方案新建SDN/NFV网络协同编排，
实现新NFV/SDN网络的管理。后续逐渐增强SDN/NFV
网络协同编排器功能，支持对现存旧网络的管理，支撑老
网络逐步向未来网络架构的演进。
（5）方案选择建议
以下从方案实现难度、运营难度、投资成本及业务成
效等角度分析对比以上4种方案优劣：
②对Gi-Lan等场景，VNF功能相对简单，但设备
种类和数量较多，可以考虑采用通用VNFM，减少VNFM
数量；
③在具体部署过程中，通用VNFM与VNF、EMS
接口，是采用标准接口，还是采用VNFM与VNF、EMS
接口适配模式，运营商可根据自身情况综合考虑确定。
3.3MANO与传统OSS/网管的协同关系
NFV/SDN/云作为未来网络重构的三大核心技术，在
网络演进中，三者将协同发展。探讨NFVMANO与OSS
协同，离不开未来网络SDN/NFV协同发展的大环境。基
于此，本节OSS与MANO协同方案，将重点探讨SDN/
NFV协同编排与OSS的协同方案。
总结而言，OSS与MANO协同，存在以下4种典型
方案：
（1）方案1：现有OSS升级，形成对混合网络的管
理能力。
如图5所示，本方案基于现有OSS系统升级，融入
NFV/SDN网络的协同编排功能，形成对新旧混合网络的
协同管理能力。
（2）方案2：新建NFV/SDN协同编排，升级现有
OSS系统，负责顶层新旧网络协同
如图6所示，本方案新建SDN/NFV网络的协同编排
功能，并基于现有OSS系统升级，形成对新旧混合网络
的协同管理能力。
（3）方案3：新建顶层协同编排和NFV/SDN协同编排
如图7所示，本方案新建SDN/NFV网络的协同编排
功能。同时新建顶层业务编排/网络协同系统，负责新旧
图5OSS与MANO协同方案1
图6OSS与MANO协同方案2
图7OSS与MANO协同方案3
图8OSS与MANO协同方案4
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》运营与应用
建议运营商根据自身业务战略、现有OSS基础等，
综合考虑各种因素，选择合适的OSS与MANO的协同方案。
4　中国电信NFVMANO的研发实践
在推进NFV关键技术研究的同时，为加强网络架构
自主掌控能力，中国电信也实际推动了SDN/NFV协同编
排器的自主研发。中国电信SDN/NFV协同编排器，面向
SDN/NFV网络，提供统一的业务编排和网络资源弹性调
度，提升业务部署和交付效率。目前，模型驱动的基础共
享编排器平台研发已完成，具备灵活可扩展的多业务编排
和自动化部署能力。初期支持的NFV业务包括：vDPI、
vePDG业务管理和编排，SDN业务包括：面向SDVPN
的大客户专线的协同编排能力，未来可灵活扩展支撑企业
其他SDN/NFV业务。
整个研发过程，也实际验证了本文所述几项关键技术
问题，包括：完成了间接资源分配模式面向vePDG业务
编排功能的研发，采用通用VNFM实现对vDPI的业务编
排和自动化部署。
在实际研发过程中，也暴露出大量影响NFV应用的
技术问题：
（1）NFVMANO接口产业标准滞后。最为成熟的
ETSIMANO接口规范，尚不能直接指导NFVMANO接
口开发；
（2）类似直接、间接资源分配模式设计产业链利益
的平衡，技术方案协调难度大；
（3）信息模型标准不统一，如厂商存在各自不同的
VNF包标准，加大了运营商的应用推进难度。
5　未来与展望
基于来通信网络发展趋势的SDN/NFV技术，各大运
营商都已基本确立自身的未来网络演进战略。但是传统网
络体系太过庞大复杂，SDN/NFV化特别是NFV化，不仅
是电信网络技术的变革，更涉及整个产业生态的重塑，为
运营商未来业务发展提供机遇的同时，也对运营商传统运
营模式和组织架构带来巨大挑战。聚焦NFVMANO领域，
除涉及笔者文中探讨的3个关键问题外，开源、云网融合
数据模型、云化网络的自动化运维等问题，同样需产业链
各方共同努力、协同攻关。笔者相信，通过运营商与各设
备厂商、IT厂商的紧密合作，探索各方共赢方案，并对关
键问题进行深入研究及实际检验，必将通过实践推动NFV
MANO技术的不断成熟，从而加速NFV技术的落地应用。
方案1：OSS
演进
方案2：新建
协同编排，
OSS升级共存
方案3：新建
顶层协同编排
与SDN/NFV
协同编排
方案4：新建
协同编排，逐
步替换OSS
实现
难度
中
传统系统架构
需要重构，且
需要扩展支撑
新网络的能力；
优
新网络新办
法，老网老办
法，相对独立；
良
新网新办法，
老网老办法，
相对独立；
差
完全构建全新
的OSS系统，
逐步迁移传统
OSS内容；
运营
难度
优
一次性重构和
迁移系统，运
营简单；
中
需要同时运营
两套系统和
数据，且需要
进行接口的运
营；
中
需要同时运
营两套系统
和数据，且
需要进行接
口的运营；
良
迁移过程中，
需要运营两套
系统；
投资
成本
中
利旧现有投资，
重构后根据需
求有效投资
优
保护现有投
资，追加新能
力的投资
优
保护现有投
资，追加新
能力的投资
差
架构和功能的
投资重叠，两
套系统并行过
程中需要重复
投资；
业务
成效
中
可快速支撑
SDN/NFV网
络业务，未来
新业务支持灵
活度差
良
可快速支撑
SDN/NFV网
络业务，支持
二次开发；
良
可快速支撑
SDN/NFV网
络业务，支
持二次开发；
优
可快速支撑
SDN/NFV网
络业务，未来
新业务支持灵
活
表4MANO与传统OSS/网管协同方案的对比分析
参考文献
123456
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Virtualisation(NFV);Assurance;ReportonActiveMonitoring
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9
andFailureDetection”
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ETSIgs_NFV-IFA009v010101p:”NetworkFunctions
Virtualisation(NFV);ManagementandOrchestration;Report
onArchitecturalOptions”
ETSIgs_NFV-IFA011v020101p:”NetworkFunctions
Virtualisation(NFV);ManagementandOrchestration;VNF
PackagingSpecification”
（收稿日期：2016-12-06）
构逐步演进。
下三层统一，增强系统柔性：基础设施云化；弹性扩
展，资源共享，动态调度；数据模型与主数据编码统一，
构建企业级的统一数据标准，数据共享；服务能力统一，
域间及对外接口服务统一，能力可重用。
互联网化IT，提升客户、用户体验，打造互联网合
作产业链支撑模式：重体验。接触界面的互联网化，应用
互联网技术解决内部系统性能问题；IT能力开放。基于轻
量级ESB、建设IT能力开放平台，汇聚全网IT能力、统
一对外开放。
（4）IT运营管控体系与技术架构平衡发展
在组织与人员方面：健全IT组织，制定匹配业务发
展的合理IT组织及人员规划。打造IT综合、业务支撑、
技术支持、计费账务等四大团队，定位清晰、分工合作；
加强团队建设，提高人员素质。
在安全与风险管控方面：面向全网的IT安全与风险
管理体系，确保IT核心系统和核心业务数据的安全；根
据全球各区域的法律要求（尤其为欧美地区），注重解决
客户数据的法律风险问题；构建完整的容灾体系。
在流程与制度方面：建立健全制度与流程，量化流程
中关键环节执行标准；规范的需求、规划、建设与运营流
程，保证运营有据可循；建立7＊24小时的IT服务体系；
建立起各区域分公司的IT支撑模式，如区域公司IT需求
管理等；构建新产品、创新业务的快速IT支撑模式，包括：
各类新产品的标准化支撑流程，产品创新、运营创新、创
参考文献
12345
张英彬,阳志明,石彦彬.中国电信OSS两级互联架构及关
键技术研究.电子设计工程，2013（21）
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OSS2.8规范集[S].2012年11月
苏更殊,于千里.从英国电信的成功转型探讨中国电信OSS
转型与建设[J].电信科学,2009(2)
（收稿日期：2016-12-05）
新下的统筹IT支撑模式等。
在工具与手段方面：以IT网管为依托，固化运营流
程和管理手段，强化监控手段，提升IT运营效能。
4　总结
电信运营商全球化过程中IT支撑成为了关键因素，
在充分分析了全球化运营的业务特点，总结出对IT支撑
“统一集中、一体化、开放灵活”的要求。结合全球运营
的产品、客户特点，提出了全球统一的IT支撑体系，实
现对各区域扁平支撑；以与运营商流程协同为抓手，实现
跨运营商协同一体；采用灵活、开放方式，实现对业务的
灵活支撑；最后，通过提供完善的IT运营支撑体系，保
障全球化IT支撑顺利运营。
（上接第11页）
NFVMANO的关键问题研究与实践
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