通信核心網NFV的部署策略探究論文

　　摘 要 隨著數字化中國的建設，全國統一的互聯時代即將來臨。流量帶寬的加大、流量資費的降低，促使運營商加快網絡轉型。5G網絡的部署離不開NFV技術，NFV云化促進網絡轉型，而5G核心網演進實現網絡轉型。NFV技術的運用需要一定的條件，要一改傳統通信核心網的機房設備以及內部軟硬件技術，才能夠保證虛擬化技術的順利運行。本文對通信核心網NFV技術的部署策略進行探究。

　　關鍵詞 NFV技術；SDN；解耦；分步推進

　　NFV通過虛擬化技術，將軟硬件解耦，從而能快速地對業務進行部署。在核心網引入NFV技術，是滿足通信互聯網時期業務和產品極大豐富化的需求，實現業務和新功能快速上線、靈活部署的條件，是促進基礎資源動態共享，提高網絡運營效率的重大技術策略之一。鑒于NFV云化涉及設備形態、組網、規劃建設及運維管理的重大變革，屬CT/IT深度融合在專業通信領域內的首次落地實踐探索。部分運營商已經開始規模的NFV網絡建設，希望借助NFV技術，在軟硬件解耦、硬件通用化、資源虛擬化、管理云化的基礎上，讓電信網絡架構更開放敏捷，加快業務上線速度，加速業務創新，同時能提升運維效率降，降低運營成本。

　　1 NFV技術部署策略

　　1.1 機房環境要求

　　NFV技術的順利運行需要相應的機房設備支持，但是目前我國的機房設備主要包括數據中心和傳統通信機房兩類，數據中心指的是具有安裝傳輸、核心網等通信設備功能的新型數據中心，不僅具有較低的成本，而且可以以較高的效率完成數據的傳輸和通信。傳統通信機房是為了滿足核心網、業務網、支撐網、傳送網等傳統設備而設立的機房，傳統通信機房相較于數據中心來說數量更多，使用率更高。NFV技術的運用需要建立起電信云機房，國家只有根據NFV技術的發展進程對機房進行相應的改進，才可以實現技術的順利運用。首先NFV應該建立起新型的數據中心，使用新型的多檔單機架，新型空調系統，滿足NFV技術的運行條件。新型的數據傳輸除去傳統的外網連接，還需要建立IP承載網專網、連接網管、計費開通的專網等。在進行新型電信云機房的過程中，為了滿足NFV技術的下沉需求，需要對中心數據的周邊承載網絡進行提前規劃，一改傳統中心機房與通信機房數量差距過大的弊端，實現數據的下沉需求。電信云機房要做好容災備份，具備不同路由的市電和傳輸。

　　以數據中心機房為核心，分級部署NFV。數據中心機房整體建設思路是分集團、區域、本地、邊緣四級，每級承載不同的業務，滿足不同用戶的體驗訴求。集團級主要承載集約化運營業務，如運營商的公有云業務、集約化IT等。區域級以承載有屬地化需求和計算類敏感的業務為主，如政企業務以及省份IT；控制面和信令面網元也可以集中部署在區域級。本地級主要部署轉發敏感類網元（時延要求高），用戶面網元跟隨CDN下沉到地市，滿足用戶對高清視頻等業務的體驗訴求。邊緣級更進一步，部署對轉發極度敏感的網元（時延要求極高），用戶面網元跟隨CDN下沉到基站位置，滿足未來用戶業務的極致體驗訴求。

　　1.2 軟硬件解耦部署

　　NFV技術在使用的過程中，將傳統的網元分為硬件層、虛擬層、虛擬網元層，因此傳統的由廠商統一提供和維護的軟硬件設備被替換成不同型號的通用設備。虛擬化網元架構相較于傳統網元架構來說，增加了由虛擬機監控器組成的虛擬層。在解耦方面，分為二層解耦與三層解耦，即軟硬解耦和軟軟解耦。運營商普遍采用三層解耦模式，只有分層解耦才能滿足NFV開放、開源的要求，形成“應用軟件+云操作系統+通用硬件”架構，不僅實現軟硬件解耦，更實現了應用軟件與運行平臺的解耦，構建開放、敏捷的電信網絡，實現ICT轉型。

　　NFV開放合作的理念即是分層解耦模式。NFV基于分層解耦后軟硬件解耦開放性不同的特性，將集成策略分為單廠家、共享虛擬資源池、硬件獨立、三層全解耦等4種方案。分層解耦模式下的各層產品，都可以由不同廠家提供有競爭力的產品，運營商可在每層靈活選擇有競爭力的解決方案，有效避免廠商鎖定。為保障現網業務穩定，在建設引入NFV技術的初期，虛擬層和主要VNF網元建議同廠家建設，先做二層解耦，從軟硬件解耦入手，實現硬件和軟件的分離，在硬件層面實現資源共享。技術成熟穩定后，可以實現三層解耦，即可實現不同廠家不同網元軟硬件資源的共享，并達到硬件層、虛擬層、虛擬網元層采用不同廠家，避免對同廠家過度依賴。三層全解耦方式對技術要求較高，運營商可以先采用硬件獨立設置的方式進行解耦，逐漸實現三層全解耦。

　　1.3 SDN組網演進

　　NFV技術是通過靈活的資源調度從而尋找最佳資源調度方案，為了實現靈活的資源調度，NFV技術需要采用SDN架構，即采用集中式控制面和分布式承載面的扁平化網絡，以便于更好地進行資源調度。NFV負責把各種網元進行虛擬化，而SDN負責把傳統網絡進行虛擬化，并且使網絡作為管道變得更加智能。

　　傳統網絡業務需求新增或改變，需要在每一層網絡設備（路由器、交換機、防火墻）上修改配置，工作量大且繁瑣。SDN技術屏蔽了來自底層網絡設備（路由器、交換機、防火墻）的差異，無需反復配置每個節點的路由器，網絡中設備是自動化連通的，使用時只需定義簡單的網絡規則即可。路由器自身內置的協議可以變更，通過編程的方式即可對其修改，實現更好的數據交換性能。

　　2 NFV分步實施策略

　　2.1 基于網元特性部署

　　按照“從控制到轉發、從核心到邊緣、從增量到存量”策略，分步推進網元功能的虛擬化。基于網元特性，綜合考慮產品成熟度、部署需求、技術實現難度等問題，建議采用從EPC/IMS域信令面網元（MME）向數據面網元（PCRF），再向媒體面網元（VOLTE SBC、SAEGW）漸進式部署。智能網、彩鈴平臺等基礎通信相關的業務平臺，也可逐步部署。

　　2.2 基于業務領域部署

　　將圍繞物聯網專網、固定接入和VoLTE三大應用領域開展技術推進。在物聯網專網方面，利用NFV的靈活擴展能力，提供多樣的物聯網服務。在固定接入方面，利用NFV架構優勢，高起點發展固網，推進降本增效。在VoLTE方面，主要是利用NFV快速部署和升級的特點，利用規模性發展VoLTE新網絡。

　　3 NFV在管理上的變革

　　3.1 規劃建設流程的跟進

　　調整規劃建設模式，以適應NFV帶來的管理變革。制定分層分級的網絡規劃建設流程。并且現階段NFV電信云與私有云的硬件資源池、虛擬化系統、管理系統均獨立規劃建設。

　　3.2 運維體系的升級

　　加快構建分層維護、高效敏捷的運維體系。NFV的維護不再是某個網元，而是一個虛擬層。針對NFV技能維護需求，制定培訓計劃，提升技能，優化團隊結構。

　　3.3 采購模式的變化

　　為了保障虛擬網元快捷入網，應研究適應NFV網絡建設的新型采購模式，分層級、分業務類型執行采購。

　　4 NFV運用所面臨的挑戰

　　在運維方面，解耦后的處理方式和傳統方式差異很大，分成了硬件設備維護、軟件設備維護和虛擬化網絡資源編排及云管理維護等。運行維護的范圍也從以省級為單位向更廣范圍擴展，虛擬化網絡能實現區域級、集團級的統一控制和資源的靈活調度。為了完成網絡集成工作，要改變網絡維護模式，以分層維護模式取代網元分類維護模式，將硬件與軟件分類維護。政府還應當加強對于軟硬件專業維護人員的培訓，培訓一批高技能的維護人員。專用機房的建設，新型的IP網絡、信令采集、網絡安全等內容均需進行深入研究，保證NFV技術在各方面的順利運行。

　　5 結論

　　邁向5G必經過NFV、SDN、API、大數據、ICN等網絡資源建設，第一步推進NFV進度，第二步部署C/U分離網絡。目前，電信云和IT云融合的統一資源協同編排能力建設，電信增強特性軟件能力建設，新型數據中心組網的云化網絡體系架構等方面仍存在諸多挑戰，只有產業鏈中的各方齊心努力，通過實踐對其進行完善和推進，NFV、SDN等技術才能在網絡轉型中起到關鍵的作用。

　　參考文獻

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