【流媒体网】摘要：随着移动宽带MBB流量的进一步冲击，加之大规模物联网以及未来企业级的特殊5G用例需求，运营商早期部署的NFV网络面临一些新的挑战。

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　　随着移动宽带MBB流量的进一步冲击，加之大规模物联网以及未来企业级的特殊5G用例需求，运营商早期部署的NFV网络面临一些新的挑战，比如设备种类繁多、弹性不够、扩展性不好、网络运营体系成本偏高，同时还难以实现新业务的快速部署，一些面向未来的演进问题亟待解决。

　　最近几年，5G相关标准陆续发布、冻结，未来电信网络的愿景也逐渐被勾勒出来。

　　图1从较高的层面展示了5G网络的生态愿景。该生态愿景被描绘成3层。

　　

　图1 5G网络生态愿景

　　图1中最底层是物理资源，诸如计算、网络、存储等分布于后台的数据中心、核心网、无线接入等。

　　这些物理资源被抽象出来后，形成了图中的第二层，在这一层，网络功能和其他增值应用被虚拟化成一些逻辑实体。

　　而最顶层包含了各种各样的服务，这些服务将使用虚拟化逻辑实体提供的API。同时，这些多样的服务相互隔离却又共享着同一个通用平台。

　　从图1不难看出，位于最底层和第二层的“资源层”和“虚拟化层”很容易映射到ETSI定义的NFV架构的相应或类似层里。所以NFV支撑5G的演进是不可或缺的必由之路。

　　

　图2 ETSI的NFV定义与5G的切片需求相互映射

　　5G网络的另外一个重要特征便是切片。

　　如果将ETSI的NFV定义与5G的切片需求相互映射，便能得到图2所示的内容。

　　图2中VIM仍然负责基础架构的管理，VNFM负责切片的管理，NFVO则在业务层面进行管理。

　　由此不难推论，ETSI定义MANO，其实已经暗含了5G网络对NFV提出的一些支撑需求(如图3所示)。

　　

图3 5G网络对NFV的需求

　　NFV在通往5G网络演进之路上扮演的角色已经是业界共识。

　　所以，业界在定义当下虚拟化网络演进策略及部署方案时，需要尽可能站在未来5G网络的需求上;同时，更应面对当前部署NFV的一些真实挑战，尤其是从早期部署NFV的先锋运营商那里汲取宝贵经验。

　　

图4 爱立信NFV部署实践

　　如图4所示，过去几年，爱立信在各种场景下，帮助很多先锋运营商实践了NFV的部署，积累了很多宝贵经验。

　　从最近几年部署NFV的经验来看，一些值得注意的因素是阻碍这一进程的关键。

　　图5展示的是最新的第三方机构调研结果。

　　

Source: Ericsson elaboration on IHS Technology “NFV Service Provider Strategies” 2017

　　图5 部署NFV影响因素

　　数据显示，两个主要因素成为近年来部署NFV的最大挑战：

　　一是产品成熟度和健壮性，该因素在2016年的相同调研中，同样是处于TOP3的因素之一;

　　二是多厂家VNF的集成，这是2017年调研中逐渐凸显出来的挑战，也显示了运营商在NFV系统集成方面愈加成熟的理解和体验。

　　有趣的是，这一挑战在2016年的时候，更多地集中在VNF与传统网元的集成。但在2017年，又增加了一个新的内涵，即多厂家的系统集成。

　　因此，一个可靠、高性能、有弹性、面向未来的NFV概念将会成为当下NFV部署的策略。

　　面向5G的NFV整体方案架构

　　图6描绘了爱立信面向5G的NFV整体解决方案。

　　整个解决方案除了VNF网元自身外，最重要的两个基础架构组成部分为网络编排器(Orchestrator)和NFV基础架构(NFVi或NFV Infrastructure)。

　　

　图6 爱立信面向5G的NFV整体解决方案

　　在编排器方面，方案着力强调对多厂家虚拟化网元，甚至是现存网元的统一支持。同时，编排器自身应具备充分的弹性，以适应不同数据中心的需求。在基础结构方面，方案主要解决可用性和高性能的问题，同时在技术的前后向兼容方面也会有良好的支撑。

　　为满足前面提到的“可靠、高性能、有弹性、面向未来的”NFV概念需求，爱立信NFV基础架构解决方案在遵循标准化组织及相关开源社区的基础之上，做了以下几方面的大力增强(如图7所示)。

　　

图7 爱立信NFV基础架构解决方案优势

　　全开放：易与第三方云应用软件、云管平台、硬件集成，避免运营商设备与某一厂商绑定，标准化平台为运营商培育云网络生态链提供保证;

　　高可靠：虚拟化管理软件1+1+1备份，板卡故障监控与自动恢复，为应用软件提供增强型备份机制，提供电信级(99.99%)高可靠性云平台;

　　保安全：安全认证集中管理，租户网络安全隔离;

　　易管理：电信级故障与性能管理，平滑升级与回退，自动备份与恢复;

　　高性能：低延迟、15倍高吞吐率，高性能三层交换，降低接通时长与通话时延;

　　快速部署：云系统快速安装部署，应用软件快速安装部署(10分钟内)。

　　上文提到，阻碍NFV部署的显著因素之一就是系统集成，尤其是面临多厂家、老旧设备混杂的复杂场景，这一矛盾更加突出。

　　

　图8 不同方案可能面临的集成风险

　　如图8所示，最右边“全解耦”方案无疑将面临最高的集成风险。爱立信提出“Compact NFVi”和“NFVi预集成”两个概念。

　　前者将以一种简化的高效方式构造NFV架构，在结合5G的切片理论后，可以以最快的速度将业务推向市场。

　　而后者以“预集成”“预验证”的方式，降低后期部署的集成风险。两个理念的最终目的，都是希望借此帮助运营商在两种极端集成场景之间取得平衡。

　　爱立信花费数年时间以及很大的投资，选择、集成、测试了几乎所有主流厂商的NFV组件，以期为运营商提供可期望、可靠、符合电信标准的NFVi解决方案。这样的理念已经成功应用于全球的主流运营商客户。

　　NFVi预集成的概念主要致力于大幅提升运营商部署NFV的速度，预集成方案完全满足ETSI的各项要求，同时集成了性能管理、故障管理、备份与恢复等电信级的功能需求。

　　

图9 爱立信预集成的NFVi解决方案组成构件

　　爱立信预集成的NFVi解决方案主要包括如下几个构件(如图9所示)。

　　网络编排和管理

　　通过使用爱立信的编排器(Ericsson Orchestrator)，运营商可以更加容易地对网络安装、发布、生命周期等进行管理，同时也能部署跨越虚拟环境和物理资源的应用和服务。

　　爱立信自动编排器同时支持预定义和用户定义的工作流，最大限度地满足部署时对可靠性和部署时间的要求。

　　爱立信网络编排器除了遵从ETSI的NFVO标准外，还赋予了跟多弹性及自动化的能力，也为多厂家集成提供了大量SDKs和APIs，如图10所示。

　　

　图10 爱立信网络编排器

　　电信级的VIM

　　爱立信的VIM基于多种因素的考量，进行动态资源的分配。这些因素包括：高可靠性、高吞吐率、低时延、信任租户隔离、自动化虚机恢复等。爱立信的CEE(云平台环境)将在这个过程中持续监测性能和系统故障情况，并及时上报编排器所需要的信息。

　　软件定义网络(SDN)

　　爱立信Cloud SDN为无缝的数据中心内或数据中心之间物理资源、虚拟资源及基于容器的工作负载提供连接。它合并了OpenDaylight控制器和高级路由能力，用以支持NFV负荷的自动化服务。

　　软件定义基础架构(SDI)

　　爱立信软件定义基础架构(SDI)从一个单一的基础架构，创建多个虚拟化的性能优化的数据中心(vPODs)，每一个vPOD都被优化给一个特定的服务和应用。同时，SDI可迅速地对资源进行再分配或移除。

　　基于上述4个主要构建，爱立信提出的面向5G的NFV架构主要在如下几个方面给出主要的定义，同时也是NFV往后演进的主要发力点。

　　1.编排能力：

　　基于ETSI，面向5G的NFV架构应实现高弹性、高可扩展性，以及跨越多个云环境的能力;同时，面向5G的NFV架构要着力于自动化的网络资源分配、端到端的SND控制器编排、支持更高级的网络编排需求，比如网络切片等。

　　2.可扩展性：

　　在可管理的负荷方面，一个专门的数据中心(vPODs + VIM)总规模应当在10000个VIM的容量，以满足5G基础架构的需求。

　　3.安全性：

　　运维和管理的流量中，面向5G的NFV架构应将租户的的业务彻底分离，实施一个实时的安全事件管理的解决方案。

　　4.多厂家VNF：

　　面向5G的NFV架构需继续保持既有的开放性，基于ETSI标准，在基础架构层面提供更加广泛的适配能力和互操作性能。

　　5.自动化业务能力和生命周期管理：

　　自动化能力应确保跨越整个方案的能力，而不是仅为某个单独的组件;同时，自动化管理应基于“智能分析”的概念对故障、性能、生命周期进行综合研判。

　　6.电信级云平台：

　　坚持硬件的高可用性和高可靠性，传统电信网络的地理容灾、自动灾备以及冗余控制，均要在NFV框架下得到落实甚至增强。

　　7.支持分布式数据中心：

　　网络编排器具备跨越多站点的能力，无论是针对何种规模的数据中心，均能提供高效、电信级的基础架构，服务于电信负载;同时，对于分布式数据库也要具备集中管理的能力。

　　8.性能优化：

　　在微观层面，面向5G的NFV架构支持并部署诸如SR-IOV、DPDK之类的优化方案使用智能NIC，分担CPU的负荷。

　　通过DevOps完成高效的VNF交付

　　有了高效且富有弹性的NFV网络编排与管理，有了强壮的NFV基础架构，在向运营商交付和部署VNF时，还需要一个有效部署方式用以充分利用NFV的最大价值。

　　爱立信近年来已全面引入DevOps理念，与运营商就这种高效的部署方式进行实践。目前，爱立信已在日本运营商中获得了大量实践案例和相关经验。

　　

图11 爱立信“6步模型”交付方式

　　如图11所示，早在2009年，爱立信就开始论证“6步模型”的交付方式。

　　整个过程立足于其研发的“One-Track”原则，目前已做到按月交付软件。

　　尽管尚有很多细节问题需要与运营商共同探讨解决，但就目前的实践进度而言，DevOps在NFV领域的软件交付已经取得了显著的效果。

　　通过“6步模型”，目前爱立信能实现以月为单位的软件交付，保证业务及时投向市场，降低了软件版本的差异，也等于降低了升级的复杂度。

　　同时，软件的分发也实现了自动化，软件的升级也大大提高了效率。

　　以升级EPC为例，传统的方式大约消耗数小时的时间，而采用DevOps流程，这一过程大幅压缩，降至分钟数量级。

　　面向5G的NFVi演进

　　NFVi演进将继续升级变得更加模块化，这也是5G应用对基础架构提出的基本需求。

　　NFVi还将在“自动化”方面继续升级演进，以降低5G网络的OPEX，提升超越IT产业的可靠性和可用性。在性能方面，NFVi将继续在各个层面提升I/O能力。

　　爱立信NFVi将采用业界领先的OpenSource系统全面支持容器(Container as a Service)，实现自动部署、扩缩容管理及容器化部署，同时也将继续探讨向后兼容虚机的部署可行性，期望最终实现混合化的NFV基础架构(如图12所示)。

　　

图12 混合化的NFV基础架构

　　结语

　　曾经为通信需求打造的网络，当前正转型服务于各种各样的连接需求和业务需求。

　　从上层传导下来的诸如可编程、自动化、敏捷性等需求，已经落在虚拟层上，从而为NFV的定义赋予了更加深远的涵义。

　　虽然有关社区和行业都在为2020年的5G目标有效地推进着相关标准和共识，但针对NFV的优化与演进，仍然有一些问题值得业界探讨。

责任编辑：侯亚丽