陈晓敏，朱明星，杨 森，周 圣

（中国联通广州市分公司，广东 广州 510630）

0 引言

运营商的组网由数量多而产商不同的硬件设备组成，随着网络的更新迭代，运营商现网的非标准化、专用化路由器、交换机等设备数量多且型号杂；随着硬件设备使用周期的愈发缩短，使得新业务系统的建设和上线复杂且周期时间长，在面向硬件的发展模式的传统网络中，这张庞大的网络编织缺乏灵活性和灵敏性，无法实现智能化调度网络资源。未来网络的发展面临诸多的挑战：（1）业务量快速增长（互联网发展速度已经超过摩尔定律）；（2）4K、8K、AR、VR等业务的高速率、低延时需求；（3）工业互联网，互联网与实体经济的融合。这些挑战不断的对网络的建设提出新的要求，网络也将借此进行技术、管理、组织等多层面的自我革新，虚拟化技术、软件定义网络将是未来网络发展的核心技术[1]。

1 NFV 原理和框架概述

1.1 NFV

NFV（Network Functions Virtualization）将意为网络功能虚拟化，借助虚拟化IT 技术，基于大型的的共享成品服务器，将传统的CT 业务重新部署到云平台上（虚拟机平台，通过物理硬件虚拟而成，兼容CT 和IT应用），通过广泛定义的（软件）接口使得网络可以执行程序化功能，从而提升网络部署的统一性、标准型、快捷性及灵活性。

NFV 的架构包含3 个组成部分：NFVI（网络功能虚拟化基础设施）、VNF（虚拟化网络功能）及MANO（管理与编排）。图1 为NFV 框架及三大组件。

图1 NFV 框架及三大组件

1.2 NFVI

NFVI 为虚拟化网络功能（VNF）提供虚拟化的资源，涵盖网络基础环境中的所有硬件和软件资源，NFVI 分为两部分：构成基础设施的硬件资源及虚拟化实例。NFVI 包括了虚拟机管理软件和硬件，是每个服务器上的虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络能力的直接提供者，从逻辑上将资源划分并提供给VNF 使用，从而将软硬件解耦[2]。

1.3 VNF

VNF 即虚拟化网络功能模块，是NFV 网络功能概念在逻辑上的结果。VNF 由在NFV 基础架构（NFVI）之上运行软件的VM 组成，如存储、通用硬件或基础云设施。每个物理网元通过虚拟化技术和COST 硬件映射为一个虚拟网元VNF，其中每一个或多个虚拟化的网络功能模块组成了VNF 组件，该组件的实例被1：1地映射到单个虚拟化容器中[3]。

1.4 MANO

云管理（MANO）是整个系统的管理和控制层，提供了NFV 的整体编排和管理，线上接入BSS/OSS。MANO 由三部分组成：VIM、VNFM 和NFVO。

NFV Orchestrator 用以管理网络业务（Network Service，NS）生命周期，并协调NS、VNF 生命周期及NFVI 各类资源的管理（需得到对应管理器VIM 的支持），对VNF 和NFVI 所提供的端到端网络服务进行管理、编排以及自动化操作，以此确保所需各类资源与连接的优化配置。一般由一个Orchestrator 对NFV 服务实现进行总体的管理[4]。

VNF Manager 负责管理VNF 的生命周期，功能有实例化、查询、升级、扩展及终止。VNFM 基于VNFD（VNF 描述）来管理VNF。

VIM 用来管理NFVI，控制VNF 的虚拟资源的分配，功能包括了硬件资源管理与监控、虚拟化资源管理与监控以及硬件资源与虚拟化资源的故障管理。VIM常常是虚拟层的一部分，并非独立的方案，为底层虚拟化基础设施（虚拟主机、虚拟存储和虚拟网络）提供了可视化管理和资源管理，企业使用的VMWare 和Openstack 都可以作为VIM。

2 NFV 的优势

NFV 通过统一的虚拟化软、硬件平台，使软件功能与硬件功能解耦，实现设备硬件资源的高效利用，使得网络功能灵活智能化。NFV 的优点主要体现在如下3 点。

第一，软硬件解耦、硬件通用化、简化运维。通用服务器将降低硬件成本，故障发生时，由于基础设施的共享性，可以快速简单的实现流量迁移，保障系统整体的健壮性。使用同一标准硬件从而淘汰杂而多的不同厂商硬件，提升网络设备性能的同时也减少了设备成本及能源开销。此外，面向软件的模式可以灵活地调配功能，具备更多的可扩展性。

第二，赋能网络，快速故障诊断、资源弹性扩容。NFV 系统能自动地诊断故障，网络一旦出现问题，NFV 系统能够保证虚拟网元快速地恢复正常，从而保证服务的有效性和连续性。同时，系统会根据实时的网络情况自动执行扩容、缩容及其他命令，保障网络的弹性及稳定性。

第三，满足快速创新、适配新业务述求。NFV 软硬件解耦的特性，使得系统能根据客户的需求和业务的变化，快速便捷地进行相关服务的关闭、迁移、扩展和配置，极大地提高了灵活性及敏捷性[5]。

3 NFV 发展面临的挑战

不久前结束的巴塞罗那MWC 展会上，几乎所有的CT 与IT 厂商均把SDN 与NFV 作为降低通信成本的战略方向，提出了针对性的产品和方案。而NFV 对于运营商的意义远不止于文中所述。通过NFV 的引入，实现ICT 产业2.0，从而实现在与OTT 的博弈中占据有利地位，创造出新的商业模式来满足市场需求，重新站到产业链核心位置。虽然NFV 被运营商寄予厚望，但是距离产业化、商用化仍有一定的距离，在思维模式、技术与运营组织上存在许多挑战。

（1）思维模式的挑战。NFV 的核心思维是“分离”和“解耦”，将网络中使用的软、硬件进行分离，各自解耦发挥最大功效。传统的通信思维强调的是等级、分层与全程全网，而来自互联网与IT 的虚拟化则强调的是开放、平等。这是两个完全不同的思维模式。当前通信网络正在经历一次质变，通信工程师对于物联网中“网”的认知也必须随之升级，从面向硬件的模式转变为面向软件的模式。需要时间与勇气去打破传统思维壁垒。

（2）技术上的挑战。传统电信运营商提供的业务构建在一套完善标准的基础之上，由于硬件虚拟化技术的应用，基于NFV 的宽带网络的架构将发生实质性的变化。新的架构产生了新的逻辑功能单元（如VNFO、VNFM、VIM），这些功能单元之间、功能单元与VNF 及VM 之间均产生了新的接口。在虚拟化的网络环境之下，哪些接口可以采用私有接口不进行开放，哪些接口需要进行标准化，这些问题尚待明确，NFV 标准仍未成熟。

（3）运营和组织的挑战。运营商如何适应新的BOSS 格局，保持与底层基础设施相关的客户和服务视图？NFV 是否与传统网络系统集成，并提供统一的一表板和检测视图？如何去推倒现有传输/无线/数据等专业来划分岗位的机制，加强与研发部门、信息化部门与网络部门之间的分工合作，设立CIO 等类似岗位？

4 结论

软件对于运营商是一个新鲜事物，NFV 将网络功能从硬件中解耦出来，实现了网络功能的灵活部署与应用。NFV 能快速地赋能网络，简化运维，快速响应网络变化及业务发展需求，无疑是未来网络发展的趋势，然而在运营商的商业化部署过程中，仍将面对许多网络革新带来的未知与挑战。