NFV管理体系及其与OSS协同探讨

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文字版：
2016/11/DTPT
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收稿日期：2016-09-26
0引言
网络功能虚拟化（NFV）是指借助于标准的IT虚
拟化技术，将传统的电信网元（如路由器、防火墙、
DPI、CDN、NAT等）通过采用工业化标准大容量服务
器、存储器和交换机以承载各种各样软件化的网络功
能的技术。NFV技术除了实现了网络功能软件的灵
活加载与实例化，降低业务部署的复杂度，还向运营
商提供管理和编排功能以实现网络部署的自动化、灵
活性和敏捷性，提高网络设备的统一化、通用化、适配
性等特性。
NFV技术的诞生从根本上来说就是为了解决运
营商网络演进的痛点将IT技术运用到CT领域，是ICT
融合的必然趋势。NFV应用无疑会颠覆传统电信行
业的设备交付模式和产业格局。
NFV的目的是将网络功能的实现从专用服务器
迁移到通用服务器，在通用服务器之上通过虚拟化技
术达到共享资源、弹性伸缩和灵活迁移等特性，同时
在若干个VNF之间通过逻辑链接互连并按照VNFFG
的配置进行组网实现网络服务，真正实现网络的自动
化组网与管理，并可根据网络需求灵活调整网络服务
中网元和组网方式。
NFV管理体系及其与OSS协同探讨
关键词：
网络功能虚拟化；管理；架构；运营支撑系统
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2016.11.004
中图分类号：TN915
文献标识码：A
文章编号：1007-3043（2016）11-0016-05
摘要：
网络功能虚拟化已经成为电信运营商网络的演进方向之一，其利用通用基础
设施完成传统电信网络的云化演进和重构，实现网络的灵活性、可扩展性和开
放性。首先对网络功能虚拟化管理相关的标准化和开源活动进展进行综述，
给出了当前网络功能虚拟化的管理架构，对管理网元及其接口功能进行介绍，
并对网络功能虚拟化对现网管理的影响进行深入分析，最后给出网络功能虚
拟化与运营支撑系统协同和管理演进的方案建议。
Abstract：
Networkfunctionvirtualizationhasbecomeoneoftheevolutiondirectionoftelecomoperatornetworks，andthroughtheutilizationofgeneralpurposeinfrastructureitcompletestelecomnetworkevolutiontocloudandreconstruction，withrealizingthe
flexibility，scalabilityandopenness.Firstly，therelatedmanagementstandardizationandopensourceactivityofnetworkfunctionvirtualizationprogressisreviewed，andmanagementarchitectureofnetworkfunctionvirtualizationispresented，alsonetworkentitiesandtheirinterfacefornetworkfunctionvirtualizationmanagementisintroduces.Besides，theinfluencetolegacy
networkmanagementbynetworkfunctionvirtualizationisin-depthanalyzed.Thecoordinationsolutionofnetworkfunctionvirtualizationmanagementwithoperationsupportsystemandevolutionformanagementaresuggestedinlast.
Keywords：
NFV；Management；Architecture；OSS
苗杰，王一，高功应（中国联通网络技术研究院，北京100048）
MiaoJie，WangYi，GaoGongying（ChinaUnicomNetworkTechnologyResearchInstitute，Beijing100048，China）
DiscussionontheNFVManagementandCoordinationwithOSS
基础设施及运维
InfrustructureandO&M
苗杰，王一，高功应
NFV管理体系及其与OSS协同探讨
引用格式：苗杰，王一，高功应.NFV管理体系及其与OSS协同探讨［J］.邮电设计技术，2016（11）：16-20.
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NFV分层概念如图1所示，NFV基础设施资源之
上运行VNF，在管理与编排（MANO）功能下实现不同
的VNF通过逻辑链接互连并按照VNF转发图（VNFFG——VNF-ForwardingGraph）组网形成端到端的网
络服务（NS）。
1NFV管理标准化进展
NFV管理已经在多个国际标准组织和开源组织
开展相应的深入研究。
ETSINFV在2014年输出了MANO技术文档ETSI
GSNFV-MAN001，首次提出了NFVMANO的概念和
定位，并且明确定义MANO功能模块和接口需求。
ETSI于2015年初正式启动Phase2，针对MANO内部
接口以及与OSS/BSS之间的接口规范制定，指导NFV
MANO的功能定位、接口解耦以及与现网OSS的对接。
3GPPSA5关注3GPP虚拟网络和非虚拟网络下的
混合组网管理需求，正在梳理基于NFVMANO架构下
对3GPP的潜在影响和解决方案，并于2015年完成5
个NFV相关的标准立项，主要涵盖了概念、架构、需
求、配置管理、告警管理、性能管理和生命周期管理等
方面。
TMF成立ZOOM（Zero-timeOrchestration，OperationandManagement）项目，该项目旨在为下一代服务
提供支撑系统演进的蓝图，并给出专业的指导意见和
演进路线，具体包括：定义虚拟化运营的整体视图、定
义非虚拟化和虚拟化组件无缝交互的架构、帮助服务
提供者重构业务和管理实践、提供演进路线和指导
等。当前展开的研究主要包括：OSS/BSS未来架构、
NFV管理中涉及的相关信息模型、TMF接口与MANO
接口映射等工作。
OPNFV通过开源活动推动与NFVI平台相关的故
障管理、性能管理、虚拟化资源管理等功能与接口，重
点关注NFVI与VIM相关的管理接口开发与开源软件
的集成，定期发布NFV基础设施及管理平台的开源软
件。继2015年2月发布的Arno版本之后，又于2016年
3月发布了OPNFV平台的第2个版本——Brahmaputra，该版本有效解决整个生态系统中的多个技术组件
问题，提升稳定性、性能和自动化等特性。
总体来讲，NFVMANO的标准化工作仍在进行
中。信息模型相关的标准化工作在国际标准组织均
有立项研究，NFVMANO网元及接口标准化、NFV信
息模型以及NFVMANO与OSS对接是目前标准研究
的热点。
2NFV网络的管理体系
2.1NFV管理架构
NFV的管理架构如图2所示。
2.2NFV管理网元功能
2.2.1OSS
运营支撑系统（OSS）具备虚拟网络全网的管理功
能，并支持与NFVO的协同功能。其包括的具体功能
有：NSD管理、NS生命周期管理和生命周期更改通知
管理、NS性能管理、NS故障管理、VNF软件包管理、
图1NFV分层解耦概念
图2NFVMANO逻辑架构图
MainNFVreferencepoints
Otherreferencepoints
Executionreferencepoints
Or-Vi
Virtualised
Infrastructure
Manager
（VIM）
VNFManager
（VNFM）
NFVI
Resources
NFV
Instances
VNF
Catalogue
NS
Catalogue
NFVI
EM
OSS
Nf-Vi
Vi-Vnfm
Ve-Vnfm-em
Or-Vnfm
Vn-Nf
NFV-MANO
NFVOrchestrator（NFVO）
Ve-Vnfm-vnf
VNF
Os-Ma-nfvo
VNF实例
管理与编排
End
Point
VNFFG
网络服务
端到端网络服务
物理资源
虚拟化层
虚拟化资源
VNF
NS
LogicalLinks
VNFPNF
VNFVNFVNF
End
Point
VNFCIVNFCIVNFCIVNFCI
NFVInfrastructure（NFVI）
vComputevStoragevNetwork
VirtualizationLayer
ComputeStoratgeNetwork
…
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VNF生命周期管理和生命周期的更改通知、策略管理
等。
2.2.2NFVO
NFV编排器（NFVO——NFVOrchestrator）主要实
现对NS模板、VNF模板、网络转发图的管理以及NS生
命周期的管理和全局资源视图，与VNFM配合实现对
VNF实例生命周期管理功能等。其包括的具体功能
有：VNFPackage管理，NS实例化和NS实例的生命周
期管理，比如实例化、升级更新、弹性伸缩、终止、性能
测量、告警收集等；实现对VNFM申请的NFVI虚拟化
资源的验证和授权；实现NS实例和VNF实例的虚拟
化资源的预留、分配管理；实现NS实例的VNF-FG的
管理，实现NS实例、VNF实例和NFVI虚拟化资源占用
关系的可视化管理；NS实例和VNF实例的策略管理和
执行（比如NFVI资源访问控制、预留、占用策略，亲和
性/反亲和规则优化配置）等。
2.2.3VNFM
VNF管理器（VNFM——VNFManager）主要实现
对VNF实例生命周期管理功能等。其包括的具体功
能有：VNF实例创建、升级更新、查询、弹性伸缩、操作
（启动、停止、暂停）和终止；VNF实例虚拟化资源性能
测量和事件收集，虚拟化资源事件与VNF事件的关
联；VNFD的管理；VNF实例的性能统计和故障告警；
与EM之间的配置和事件交互等。
2.2.4VIM
虚拟化基础设施管理器（VIM——VirtualInfrastructureManager）主要实现对NFVI的管理功能等。
其包括的具体功能有：NFVI硬件和虚拟化资源的分配
和管理；NFVI硬件和虚拟化资源监控和故障上报；提
供硬件资源的管理视图等。
其中，NFVO、VNFM和VIM合称为NFV管理与编
排功能（MANO——ManagementandOrchestrator）。
2.3NFV管理接口功能
NFVMANO与OSS/BSS、EM共同实现对NFV的管
理。NFV各个管理接口的主要功能如下：
Os-Ma-nfvo接口主要实现对NSD管理、NS生命
周期管理、VNF生命周期管理、策略管理、性能管理、
故障管理等。
Ve-Vnfm-em接口主要实现VNFM对VNF实例信
息变化及时通知EM，并将虚拟化资源的故障信息、性
能信息转发给EM。
Ve-Vnfm-vnf接口主要实现VNFM对VNF进行管
理，完成VNF实例的配置。此外，VNF通过此接口将
性能、告警信息转发给VNFM。
Nf-Vi接口主要实现VIM对NFVI资源管理，完成
对计算、存储和网络NFVI资源的状态进行管理和监
控等。
Or-Vnfm接口主要实现NFVO与VNFM交互，完
成对VNFM资源分配申请的认证授权，弹性伸缩策略
下发，与VNFM配合实现VNF实例生命周期管理等。
Vi-Vnfm接口主要实现VNFM与VIM交互，完成
对VNF相关计算、存储和网络虚拟化资源的分配和释
放，虚拟化资源故障信息的上报，虚拟化资源性能信
息的收集等。
Or-Vi接口主要实现NFVO与VIM交互，完成对
VNF关联的网络资源分配及管理，计算、存储和网络
的硬件资源及虚拟化资源性能KPI采集，状态监控，资
源变化和故障上报等。
3NFV网络管理与OSS协同
3.1NFV网络管理对OSS影响分析
尽管NFV技术的引入为运营商网络带来了前所
未有的优势，但它也给网络运营和管理维护带来一些
无法回避的影响。
3.1.1资源管理
NFV采用IT虚拟化技术将传统的软硬件一体化
网元解耦为通用硬件、虚拟机（VM）和VNF应用，虚拟
机之间可通过NFVI内部的虚拟链接（VL）进行互联。
NFV扩展了OSS的资源管理模型和视图，将传统网元
的物理资源、业务资源模型扩展为硬件资源、虚拟化
资源和业务资源的三维资源模型，新增了NFV相关的
虚拟资源描述，同时完成VNF、虚拟化资源和硬件资
源的关系映射和监控管理。一个物理机可以虚拟成
多个虚拟机，资源管理模型中新增物理机和虚拟机的
映射模型，一个物理网口可以虚拟成多个虚拟网口，
资源管理模型中可以新增物理网口和虚拟网口的映
射模型。
VNF实例初始化完成并通过VL进行互联，OSS收
到VNF实例化成功消息，并将VNF实例和VL纳入
OSS的被管对象范围。VNF的资源属性由于弹性伸缩
等情况发生变化时，需要向OSS动态反馈VNF资源信
息变化，OSS在其资源管理视图中实时更新资源属性。
3.1.2性能管理
由于资源管理模型的变化，传统的性能测量模型
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也将随之改变，NFV管理的性能模型包括硬件资
源性能、虚拟化资源性能和业务性能。业务性能
应能够与硬件性能、虚拟机性能进行关联分析，
支持业务、硬件资源和虚拟化资源的性能指标阈
值设置并生成对应的性能告警，自动触发弹性伸
缩或者其他策略有效应对性能指标变化的突发
事件。
3.1.3故障管理
故障管理相应发生变化。故障告警模型在
传统硬件告警和业务告警基础上新增了虚拟化
资源的告警。资源故障往往会伴随着相应的业
务故障，业务故障的发生有可能由资源故障造
成，因此，NFV管理需要将业务告警、虚拟化资源
告警和硬件资源告警进行关联。故障管理由传
统面向网元一体化监控，变化成同时面向业务、虚拟
化资源和硬件资源的监控，并针对故障进行关联和根
因分析。
3.2NFV网络管理与OSS协同方案
设备管理（EM）通过私有接口或者内部接口实现
传统物理网元（PNF）和虚拟化网元（VNF）的业务层面
网管功能，具体包括故障、配置、计费、性能和安全
（FCAPS），通常由PNF和VNF的厂商提供。由于在
NFV网络中EM没有与硬件资源管理的直接接口，因
此EM无法实现硬件的管理，进而无法对性能、故障与
硬件资源进行关联。而NFVMANO主要实现虚拟化
资源、VNF和NS生命周期管理，是对NFV资源和网络
部署层面的管理功能，同时无法对VNF的业务层面进
行管理，因此MANO无法实现网元功能性能、故障与
业务的关联。EM和MANO任何一个都无法实现硬件
资源、虚拟化资源和网元的映射，因此EM和MANO都
应通过OSS实现统一的管理和关联功能。EM和MANO通过开放接口同时接入OSS，以实现业务信息与资
源信息的汇聚和映射，并完成传统网络与NFV网络的
统一管理运营。
在NFV实际部署中涉及到传统网元与NFV网元
的水平集成，图3给出了传统网元和NFV网元混合组
网情况下的NFV管理架构。NFV网络资源和部署层
面由MANO进行管理，EM完成网元业务层面的
FCAPS管理，其中VNFM和EM进行对接完成VNF资
源信息和业务信息的交互。传统网络仍然兼容原有
的管理模式，由EM进行传统网管管理。部分EM同时
兼容传统网络和NFV网络的管理。NFVO与EM统一
接入OSS/BSS，由OSS实现NFV网元与传统网元混合
组网下的统一管理和编排。
3.3NFV网络管理演进方案
考虑当前NFVMANO与OSS对接标准尚未完全
确定，因此NFV试点建设工作应考虑到NFVMANO与
OSS对接需求，在不同阶段上如何有效实现对NFV网
络的管理。
如图4所示，NFV部署初期，可先考虑OSS与
NFVO暂不对接，NFV网络的资源与业务分开管理。
其中，由NFVO提供NFV资源、网络和网络服务的视
图，EMS-OSS提供业务管理、资源/业务故障告警的视
图。资源告警通过VIM→VNFM→EM路径进行上报，
并由EM进行硬件、虚拟化资源与业务告警管理关联
信息上报OSS进行统一呈现。过渡管理方案网络已具
备完整的业务功能，但是需要通过2个视图界面完成
对NFV网络的管理，管理工作量较大，对管理人员要
求较高，可作为运营商NFV试点建设初期的方案，组
网相对简单，对云化架构进行探索和验证。
图4过渡管理方案
图3混合组网的NFV管理架构
MANO
NFVO
虚拟化层VIM
VNF
EM
VNF
EM
VNF
EM
OSS
通用硬件
VNFM
NFV-MANO
Virtualized
Infrastructure
Manager
（VIM）
VNF
Manager
（VNFM）
NFV
Orchestrator
（NFVO）
NE
（PNF）
OSS/BSS
Vi-Vnfm
Or-Vi
Or-Vnfm
Nf-Vi
Vn-Nf
Ve-Vnfm-vnf
Ve-Vnfm-em
Os-Ma-nfvo
itf-N
EM
NE
（PNF）
EM
VNF
EM
VNF
NFVI
itf-Nitf-N
Vn-Nf
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如图5所示，OSS与NFVO通过规范接口进行对
接，其中由OSS提供统一的NFV网络管理视图，NFVO
对NFV网络服务、网元和资源进行管理，EM负责网元
的业务管理。OSS汇总资源和业务管理信息，进行故
障、业务的关联并进行统一呈现。目标方案完成OSS
与MANO的对接，所有管理功能均能够从OSS触发，并
在OSS呈现完整的管理视图，同时兼容传统网络的管
理模式，能够有效对传统网络进行利旧。
4结束语
本文从NFV概念入手，对当前NFV网络管理的标
准化进展进行概述，重点阐述了NFV网络的管理体
系，深入分析了NFV网络管理对现网的影响以及与
OSS协同的方案。尽管业界对于NFV管理的功能和定
位已经渐渐清晰，但是NFV管理背后对运营商网络管
理运维体系和模式冲击的思考仍然需要慢慢消化，如
何适应未来云化网络的管理仍然是运营商在NFV网
络大规模部署前需要解决的问题之一。
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图5目标方案
MANO
NFVO
虚拟化层VIM
VNF
EM
VNF
EM
VNF
EM
OSS
通用硬件
VNFM
NFVO与OSS对接
作者简介：
苗杰，毕业于北京邮电大学，高级工程师，博士，主要从事NFV研究工作；王一，毕业于
天津大学，工程师，硕士，主要从事移动核心网EPC网络规划工作；高功应，毕业于华中
科技大学，高级工程师，硕士，主要从事NFV、业务链、5G等研究工作。
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