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NFV 成為運營商網絡轉型的技術基礎
過去幾年，運營商網絡轉型成為了行業(yè)內一個無法回避的核心話題。一方面，現有業(yè)務的增長壓力和市場競爭的形勢變化，以及 5G 進程的加快對對網絡基礎設施建設提出了新的要求，使得轉型需求日益迫切；另一方面，虛擬化、云計算、SDN 等新興技術的發(fā)展，也為轉型的實現提供了現實可能。
從最早被提出以來，短短數年之間，NFV 已經在眾多運營商和廠商的積極參與推動下，從紙面上的概念迅速進入到落地實施階段，并被廣泛認為是未來 5G 網絡等新興業(yè)務的基本建設模式。通過將網絡基礎設施（NFVI + VIM，下文概括稱為 NFVI）、上層網絡業(yè)務（VNF）和管理編配系統(tǒng)（MANO）進行分層解耦，NFV 為未來的運營商網絡繪制出了一幅開放、靈活、自動化的演進藍圖，從理論上為運營商的網絡轉型和業(yè)務創(chuàng)新提供了基本依據。
NFV 的商用對 NFVI 提出的若干關鍵訴求
應當看到，NFV 在為網絡轉型展示了美好前景的同時，也確實引入了一些不容忽視的技術挑戰(zhàn)。具體到 NFVI 領域中，通過分析近年來海內外運營商的實踐案例，則可以總結出以下幾個需要重點關注的問題。
首先，基于 IT 化技術體系的 NFVI 實現方案能否承載電信級的網絡業(yè)務。
長期以來，電信運營商一直以其先進的電信技術體系提供著體驗優(yōu)異、安全可靠的各類網絡業(yè)務，由此支撐起整個社會經濟的平穩(wěn)運行，擔負起至關重要的信息化基礎設施職責。
而當進入 NFV 時代之后，網絡業(yè)務遷移到以 COTS 硬件和開源軟件為主體組成的 NFVI 之上，其性能、可靠性和安全性等能力是否還能滿足既有的業(yè)務要求？技術創(chuàng)新所引入的風險是否會影響用戶體驗？這些問題的答案，無疑成為了 NFV 能否商用的先決條件。
其次，NFVI 架構方案是否能夠支撐網絡業(yè)務的持續(xù)演進與創(chuàng)新。
不難想象，在市場競爭和技術變革的雙重驅動下，運營商網絡的轉型與創(chuàng)新，將會成為一個長期持續(xù)的過程，甚至可能成為運營商所面臨的新常態(tài)。在這一背景下，對 NFVI 的各類技術需求必將持續(xù)不斷地出現。換言之，業(yè)務的演進也會驅動著 NFVI 自身的不斷演進。
因此，NFVI 的規(guī)劃設計者需要正視以下這個問題：怎樣的 NFVI 架構方案才能實現與業(yè)務需求持續(xù)匹配的靈活演進？例如，為 4G 業(yè)務建設的 NFVI 是否能夠平滑演進以滿足 5G 業(yè)務部署的要求？這些問題直接關系到 NFVI 能否真正支撐網絡轉型戰(zhàn)略目標的落地，也關系到能否避免由于規(guī)劃因素造成的技術風險和投資浪費。
第三，如何正確處理 NFVI 的開放性與集成交付難度之間的矛盾關系。
技術體系與系統(tǒng)架構的開放性對于 NFVI 至關重要。只有開放的 NFVI，才能有效促進網絡業(yè)務和廠商生態(tài)的多元化，以便讓網絡轉型的效益 *** 化。
與此同時，也應該看到，由于和 NFV 相關的各項技術規(guī)范尚且未完善，無論是 NFVI 北向與 VNF、MANO 的對接，還是 NFVI 內部與 COTS 硬件或虛擬化軟件的集成，都還存在一些缺少標準的領域。這種情況極易導致多廠商產品方案的集成交付出現各種風險，從而阻礙 NFV 的商用落地。
運營商建設 NFVI 時的關注點
針對上述幾個方面的問題，運營商在規(guī)劃、設計與建設 NFVI 時，需要特別關注以下幾個技術方面。
一、對 NFVI 進行合理的加固與增強，使其真正符合電信級業(yè)務的質量要求。
能夠承載電信級業(yè)務的 NFVI，需要在高性能、高可靠、高安全等多個方向上進行全面深入的加固與增強，使自身達到電信級的技術要求。
就高性能而言，高吞吐、低延遲的虛擬網絡轉發(fā)技術至關重要。高性能的虛擬交換機一方面關系到 NFVI 的轉發(fā)能力是否滿足 vEPC、vBRAS 等已有業(yè)務的商用要求，另一方面也是影響 5G、視頻等新類型業(yè)務在 NFVI 平臺上商用體驗的關鍵。同時，性能的提升也意味著相同業(yè)務規(guī)模下成本的下降，有著明確的商業(yè)價值。
由于摩爾定律自身逐漸走向終結，依靠通用處理器的性能提升來持續(xù)大幅提高轉發(fā)性能的思路已經不可持續(xù)。而與此同時，基于 SR-IoV 的硬件虛擬化技術提供了另外一種解決問題的替代選擇。長遠看來，基于軟件虛擬化與硬件虛擬化的不同網絡轉發(fā)技術，會在 NFV 領域中長期并存，分別在不同業(yè)務場景下發(fā)揮重要作用。
就高可靠而言，關鍵在于對系統(tǒng)的可靠性進行全景式、多層次、多領域的詳細分析與加固，確保系統(tǒng)中不存在單點故障點，并能夠在各種故障場景下保障上層業(yè)務達成 5 個 9 的電信級高可用性。
為達到這一目的，需要對 NFVI 方案內部的數據面、控制面、管理面、運維面的各個組件進行合理加固，綜合使用秒級故障告警、控制組件故障自動恢復、虛擬機故障自動恢復、業(yè)務數據自動備份、數據中心級本 / 異地容災等多種技術手段，全面保障系統(tǒng)可靠性。
安全是 NFV 領域中日益受到關注的一個新課題。從封閉的、一體化集成的傳統(tǒng)電信設備，走向開放化、分層解耦的 NFV 系統(tǒng)，業(yè)務安全性的保障確實需要更多的關注。除計算、網絡、存儲等虛擬化技術支持的租戶級安全隔離能力之外，還需要從物理基礎設施安全、系統(tǒng)軟件安全、業(yè)務數據安全、系統(tǒng)安全管理等多個視角對 NFVI 的安全性進行審視與加固。
除此之外，易運維性也是 NFVI 在商用過程中面對的關鍵問題。針對由 IT 化技術體系構建起來的 NFVI，其運維工作自然也包含了 IT 系統(tǒng)運維領域中的方方面面，安裝部署、升級補丁、變更擴容、監(jiān)控告警、故障管理等均是運維團隊不可忽視的實際任務。這也給 NFVI 的運維系統(tǒng)提出了很高的技術要求。舉例而言，當 NFVI 計算節(jié)點物理主機上的 Linux 操作系統(tǒng)需要進行升級時，如何實現業(yè)務不中斷前提下的全集群自動化升級就是一個頗有難度的挑戰(zhàn)。如果這些問題解決不好，則直接影響 NFVI 的可商用性。為此，則需要在 NFVI 解決方案的生命周期管理系統(tǒng)中，引入強大的自動化升級流程管理系統(tǒng)，以便能夠以程序化、自動化的方式協(xié)調業(yè)務遷移和節(jié)點升級操作之間的次序關系，在加速升級過程、降低升級風險的同時，減輕運維團隊的升級工作壓力。
綜上，性能、可靠性、安全性、可運維性這四個方面，均需要在設計 NFVI 的過程中予以高度重視。
二、為了能夠有效支撐運營商業(yè)務的持續(xù)演進，NFV 必將走向 NFC（Network Function Cloudification），所以 NFVI 的設計需要充分的靈活性。
可以預期，運營商未來的網絡，必將從以電信機房為基礎的組網建設模式，轉向以分布式多級多數據中心為基礎的組網建設模式。不同規(guī)模與級別的數據中心，分布在不同的地理位置，并提供不同類型的云化資源池和不同級別的網絡接入延遲，以支持不同類型業(yè)務的分布式部署和廣地域覆蓋。在此基礎上，由于未來 5G 網絡對于毫秒級超低延遲業(yè)務的支持訴求，NFVI 需要考慮在網絡的邊緣支持大量的、小規(guī)模的邊緣站點。因此，支持上述多級多中心和邊緣站點共同組網、集中化管理，就成為了 NFVI 的關鍵能力。
同時，多元化的業(yè)務對于 NFVI 也會提出多元化的資源類型訴求。因此，在 NFVI 方案的架構中，需要充分考慮對不同類型的計算、存儲、網絡等資源進行異構接入的可能性。例如，在計算領域，既需要提供虛擬機作為基礎計算資源，也需要考慮為部分特殊的高性能業(yè)務直接提供裸機資源；既需要能夠支持通用的 x86 處理器，也需要考慮面向一些計算密集型業(yè)務提供 FPGA 等高性能異構計算資源。
在此基礎上，NFVI 也應當具備與上層的容器集群管理平臺進行集成，支撐容器化業(yè)務的能力，例如支持敏捷的 5G 核心網業(yè)務。但 NFVI 本身與容器管理平臺、乃至于 PaaS 層，仍應當保持解耦，以避免 NFVI 自身架構過于臃腫，影響其自身的可演進性和部署使用的靈活性。
三、需要考慮 NFVI 廠商的開放性，共同促進 NFV 領域的生態(tài)形成，同時考慮廠商端到端解決方案的交付能力。
面對系統(tǒng)開放性與集成交付風險之間的矛盾，運營商可以考慮與 NFVI 業(yè)界 *** 廠商密切合作，共同推動主流商用場景下，各廠商 VNF、MANO 等組件與主流 NFVI 方案之間的商用對接驗證，并形成相關技術規(guī)范。同時考慮廠商端到端解決方案的交付能力，以保證快速交付和后續(xù)的服務。
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