李立奇，叶卫明，章淑敏（中国移动通信集团浙江有限公司，杭州 30000；中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 3000）

LI li-qi1， YE Wei-ming2， ZHANG Shu-min1（1 China Mobile Group Zhejiang Co.， Ltd.， Hangzhou 310000， China； 2 China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd. Zhejiang Branch， Hangzhou 310020， China）



核心网NFV云化试点方案研究

李立奇1，叶卫明2，章淑敏1
（1中国移动通信集团浙江有限公司，杭州 310000；2中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 310020）

摘 要本文先简要阐述了NFV的基本原理，研究了NFV核心网的系统架构特点和集成策略。分析了某通信运营商的分阶段试点部署方案，以期为实现相关网元的NFV功能验证、探索适合NFV架构的运维服务体系，为建设电信云积累经验，为将来NFV的规模商用部署提供积极的决策参考。

关键词NFV；网络云化；核心网虚拟化

1　NFV概述

NFV（Network FunctionVirtualization，网络功能虚拟化），2013年由ETSI推动13家通信运营商发起研究，是采用虚拟化技术、基于通用硬件实现电信功能节点的软件化，专注于快速部署、应用规模扩展和升级，是未来通信网络的基础技术。

传统电信运营商正在向IT转型，NFV将实现电信网络功能节点的软件硬件解耦，是电信级业务云化的核心技术和架构。NFV能够提升网络弹性，缩短业务部署时间，促进网络高效低成本运营。

为了加快核心网云化实践验证，确定核心网云化对硬件的关键指标要求，并加强对私有云规划建设的指导。面向目标架构，构建试验环境，不断迭代验证方案和产品原型，推动新技术成熟。通信运营商很有必要进行NFV的相关试点建设工作。

为研究传统电信网络云化（NFV）的演进可行性和策略，某通信运营商2016年启动电信网络的NFV试点，主要针对IMS、EPC、短信等现网网元上进行NFV改造和试验环境搭建，实现相关网元的NFV功能验证、探索适合NFV架构的运维服务体系，为今后规模部署NFV、建设电信云积累经验，做好技术和人员储备。

2　NFV系统架构

2.1NFV是未来网络发展方向

NFV采用虚拟化技术、基于通用硬件实现电信功能节点的软件化。NFV实现了电信网络功能节点的软件硬件解耦，是电信级业务云化的核心技术和架构。NFV能够提升网络弹性，缩短业务部署时间，促进网络高效低成本运营。

图1　电信网络功能节点发展演进

通过软硬件解耦，使得网络设备开放化，软硬件可以独立演进，参与的厂家数量大幅增加，整个电信设备产业链变得更大。硬件基于IT产业的通用COTS设备来部署，借助于IT产业的巨大规模能够降低采购成本，同时硬件设备的更新速度也大幅加快。云资源池可以借鉴IT云部署方案，实现资源池共享。解耦后更换软件厂家硬件可以重用，避免厂家锁定。图1为电信网络功能节点发展演进。

NFV将网元功能和硬件资源解耦，实现了系统功能软件化和硬件资源通用化，是电信网深刻革新技术。具有如下特点：

虚拟化：采用开放和工业标准的Hypervisor和管理软件将电信业务的软硬件分离。

通用基础设施：标准化计算、存储、网络。

云化管理：应用和业务的生命周期管理，虚拟资源配置。

网络自动化：可与SDN结合，使用SDN技术自动化配置网络。

2.2NFV核心网云化系统架构

NFV网络虚拟化系统架构由硬件资源、虚拟资源和虚拟网元功能三层以及一个资源和网元管理调度域组成。NFV软硬件解耦后，由传统的烟囱式封闭网元重构为NFVI、VNF、MANO开放网元。图2为NFV网络虚拟化系统架构。

NFVI：NFV基础设施，包括虚拟机管理软件和硬件，网络基础设施（NFVI）提供云资源池，是将分离的多个服务器，交换机，磁阵整合为一个统一的资源池。虚拟化层作为云资源池的中间件，将各种规格的服务器、网络、存储资源整合为统一规格的虚拟机、虚拟网络、虚拟存储资源，通过虚拟化技术，可以将资源池的计算/存储/网络资源分解为虚拟机/虚拟网络/存储空间来对外分配；这些虚拟资源可以动态申请、迁移、调整、释放。例如硬件：HP C7000等，软件Cloud OS： FusionSphere、vmware、TECS等。

VNF：虚拟化网络功能，运行在虚拟化平台上的网元软件，VNF软件需要能够基于x86通用服务器来运行，需要去除对专用硬件的依赖以适应NFV架构。VNF软件内部需要去掉对硬件配置，管理，监控部分，需要实现服务和物理位置无关。最小部署单元是一个或者多个VM，例如vIMS、vEPC、vSCG等。

MANO=NFVO+VNFM+VIM

NFVO（NFV Orchestration）负责网络业务的部署，例如VoLTE服务、RCS服务等，以及跨厂家、跨数据中心的全局资源管理。

图2　NFV网络虚拟化系统架构

图3　NFV网络虚拟化解耦集成方案

VNFM（VNF Manager）负责网元生命周期管理，基本能力包括网元VM的增、删、查、改。

VIM（Virtual Infrastructure Manager）是云平台的管理，负责硬件管理、VM部署、VM协调和调度等，主流系统有OpenStack及其商用版本、vmwareVCloud Direct等。

2.3NFV核心网云化集成策略

根据软硬件解耦的开放性不同，可将集成策略分为单厂家、共享资源池、硬件独立、全解耦等4种方案。

图3 为NFV网络虚拟化解耦集成方案。方案1单厂家方案，主要验证虚拟化效果，减少互通难度。方案2更倾向IT化思路，选择最好的硬件平台和虚拟机产品，要求上层应用向底层平台靠拢。方案3倾向于电信化思路，由电信设备制造商提供所有软件，只是适配在IT平台上。方案4则需要上层应用厂家根据运营商选定的虚拟资源层的厂家、版本，对上层应用软件开发做相应适配，对系统集成能力要求较高。

从满足需求、降低代价、产业支持的角度综合评估，初步建议初期采用方案3硬件独立方案，或方案2共享资源池的方案。在通信运营商具备更强集成能力后可考虑采用方案4全解耦方式。

NFV网络要可交付可运营，集成开发是最核心的能力，如图4所示，NFV系统存在由CT 厂商集成、由 IT厂商集成、由运营商或第三方集成的几种可能。

3　NFV试点建设方案

3.1NFV试点建设目标

研究传统电信网络云化的演进可行性和策略，启动电信网络的NFV试点，实现相关网元的NFV功能验证、探索运维服务体系变化，为今后大规模部署NFV、建设电信云积累经验，提供建设方向指导。

3.1.1NFV试点技术规范体系验证

通过试点部署，验证包含总体、业务、平台、接口、测试的全系列技术规范，促进建立协同的NFV总体技术架构和演进路线，实现网元的整体协同演进。

3.1.2NFV试点验证目标体系

包括NFV整体功能：MANO验证、CLOUDOS验证、COTS验证；网元NFV化验证：vIMS、vEPC、新消息等；电信云建设：验证电信云与IT云差异、掌握现网数据。

3.1.3运维服务体系探索

探索NFV的运维体系，积累NFV运维管理经验，探索NFV对组织架构的影响和需求，探索NFV对组织架构、运维系统和工具的影响和需求。

图4　NFV网络虚拟化解耦集成方式

图5　NFV数据中心逻辑架构

3.1.4示范空间及商用

创建试验点，通过验证NFV网络转型重点、难点，并推动试点成功，逐步商用。

综上所述，为了使通信运营商在未来通信网络建设中能够积极主动，NFV试点部署，探索运维服务体系变化，为今后大规模部署NFV、建设电信云积累经验，提供建设方向指导。

3.2NFV试点总体方案架构

本次试点搭建两个数据中心，在两个数据中心分别部署集成方案，再验证两个数据中心之间的业务迁移、动态资源共享、业务调度等。每个数据中心的逻辑架构如图5所示。

NFVI：NFV基础设施建设。挑选符合相关通用规范和相关功能要求的刀片、存储以及组网设备进行验证。在异址枢纽楼各部署一个数据中心，每个数据中心部署分组域用户、IMS用户、短信能力、以及存储等。本次试点部署通用的刀片和存储。两个枢纽楼分别由厂家部署Hypervisor虚拟化管理功能。

VNF：虚拟化网络功能建设。本次试点搭建vIMS（vCSCF、vTAS、MRF）、vEPC、短信中心等功能软件。

MANO：两个枢纽楼数据中心分别部署建设一套MANO系统，包括NFVO，VIM等功能。两个数据中心的VNFM功能由各参测VNF厂家SpecialVNFM管理各自网元。

3.3分阶段试点方案

该通信运营商NFV测试拟分3个阶段完成网元功能验证、完善运维服务体系建设，逐步推进NFV商用进程，如表1所示。

4　总结

核心网云化、虚拟化是传统通信网络从CT向IT转型的必经之路。NFV采用虚拟化技术、基于通用硬件实现电信功能节点的软件化。NFV 实现了电信网络功能节点的软件硬件解耦，是电信级业务云化的核心技术和架构。

表1　NFV测试3个阶段

为了加快核心网云化实践验证，确定核心网云化对硬件的关键指标要求，并加强对私有云规划建设的指导。通信运营商采取试点方式，面向目标架构，构建试验环境，不断迭代验证方案和产品原型，推动新技术成熟。探索适合NFV架构的运维服务体系，为今后规模部署NFV、建设电信云积累经验。

参考文献

［1］ 肖子玉. 迎接5G的挑战与转型［J］. 电信工程技术与标准化，2016（3）.

［2］ 赵辉，丁鸣，程青松，等. SDN与NFV技术在云数据中心的规模应用［J］，电信科学， 2016（1）.

［3］ 何华江，陈丹. 基于网络功能虚拟化（NFV）的IMS核心网演进［J］.邮电设计技术， 2015（2）.

［4］ 段晓东. 云数据中心SDN/NFV应用分析［J］. 电信技术， 2015（7）.

LI li-qi1， YE Wei-ming2， ZHANG Shu-min1
（1 China Mobile Group Zhejiang Co.， Ltd.， Hangzhou 310000， China； 2 China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd. Zhejiang Branch， Hangzhou 310020， China）

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Research on core network NFV clouded pilot plan

KeywordsNFV； network clouded； core networkVirtualization

AbstractThis paper briefl y describes the principle of NFV， then studies the system architecture and the integration strategy of NFV core network. Analysis of a communication operator phased pilot deployment， achieve the relevant element of NFV functionalVerification， explore the suitable NFV architecture operation service system. Accumulation experience for the construction of telecom cloud， provide positive decision reference for the future scale commercial deployment of NFV.

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）05-0013-05

收稿日期：2016-04-14