楊紅梅　中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師趙　勇　中國電信集團(tuán)公司北京分公司高級工程師

標(biāo)準(zhǔn)之窗

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

楊紅梅中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師
趙勇中國電信集團(tuán)公司北京分公司高級工程師

介紹了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化（NFV）技術(shù)產(chǎn)生的背景及應(yīng)用場景、NFV架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)、NFV開源平臺相關(guān)情況，分析了國際國內(nèi)NFV標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀以及標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)策略，最后提出了NFV面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢。

NFV；開源平臺；標(biāo)準(zhǔn)

1　引言

目前，電信行業(yè)的發(fā)展表現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)：語音業(yè)務(wù)幾乎不再增長；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長減緩；逐漸涌現(xiàn)出了四大高速增長領(lǐng)域，即媒體/娛樂、M 2M、云計(jì)算服務(wù)和IT服務(wù)。從總體上來看，運(yùn)營商新業(yè)務(wù)的收入不能抵消傳統(tǒng)業(yè)務(wù)收入的下降，因此需要通過提供新業(yè)務(wù)組合，提升用戶體驗(yàn)，提供M 2M、云計(jì)算服務(wù)、IT服務(wù)以及持續(xù)消減OPEX等手段來迎接網(wǎng)絡(luò)發(fā)展遇到的挑戰(zhàn)。據(jù)分析，在接下來的幾年里，終端數(shù)量依舊會急速膨脹，到2018年時(shí)，全球移動(dòng)設(shè)備終端可能將達(dá)102億；2020年，全球可能將有2000億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)終端連入互聯(lián)網(wǎng)；運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的流量仍然持續(xù)快速增長，到2016年，全球?qū)a(chǎn)生高達(dá)1.3ZB的網(wǎng)絡(luò)流量（1ZB= 109TB）；現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)無法滿足這么大流量的高服務(wù)質(zhì)量要求，再有，目前的網(wǎng)絡(luò)通常采用分布式路由體系，全網(wǎng)每臺網(wǎng)元設(shè)備獨(dú)立計(jì)算路由，因此全球路由表中路由數(shù)量巨大，骨干網(wǎng)設(shè)備的CPU、內(nèi)存面臨巨大挑戰(zhàn)，即網(wǎng)絡(luò)中路由膨脹迅速，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展受到制約。

通信網(wǎng)絡(luò)中通常采用軟硬件垂直一體化的封閉架構(gòu)來提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性和性能，如核心網(wǎng)交換機(jī)、路由器、CDN、防火墻等設(shè)備，均為專用硬件加專用軟件的架構(gòu)。因此，網(wǎng)絡(luò)由大量具有特定功能的專用的硬件設(shè)備構(gòu)成，新業(yè)務(wù)的提供往往需要開發(fā)新設(shè)備，從而造成設(shè)備種類和數(shù)量的大量繁衍，形成大批垂直煙囪群。這種情況下，部署新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通常需要新增專用設(shè)備和相應(yīng)的空間和電力，網(wǎng)絡(luò)新功能上線周期長，并且變得更困難，網(wǎng)絡(luò)資源不易共享，業(yè)務(wù)難融合。另外，由于創(chuàng)新加速，專用硬件設(shè)備生命期短，導(dǎo)致CAPEX和OPEX居高不下。同時(shí)，運(yùn)營商還需要面對大量不同廠家不同年代的設(shè)備的采購、設(shè)計(jì)、集成、IOT、部署、維護(hù)運(yùn)行、升級改造等問題。由于這些設(shè)備都是專門為某種需求而生產(chǎn)的，現(xiàn)網(wǎng)硬件型號繁雜，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資居高不下，運(yùn)營維護(hù)工作量巨大。

另外，目前網(wǎng)絡(luò)中軟硬件緊耦合的網(wǎng)元還表現(xiàn)出以下不足：如專用硬件設(shè)備成本高，業(yè)務(wù)下線后，硬件無法重用，造成大量成本浪費(fèi)；潮汐效應(yīng)造成大量設(shè)備閑時(shí)利用率極低，即使是網(wǎng)絡(luò)空閑，也難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)關(guān)停、部署時(shí)數(shù)據(jù)的規(guī)劃，浪費(fèi)了大量設(shè)備投資，也造成大量能源浪費(fèi)。因此，如果能夠打開軟硬件垂直一體化的封閉架構(gòu)，用通用標(biāo)準(zhǔn)的硬件和專用軟件來重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，則可以極大地減少CAPEX和OPEX，于是就出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)。NFV的技術(shù)基礎(chǔ)是云計(jì)算和虛擬化技術(shù)。

2　NFV概述

NFV的核心思想是網(wǎng)絡(luò)功能軟件化和硬件功能通用化。所謂網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，指的是通過軟件來實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)元設(shè)備的功能并按需部署到網(wǎng)絡(luò)任意位置；硬件功能通用化指的是，基于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器、存儲和交換設(shè)備來替代私有專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，也就是說，通過標(biāo)準(zhǔn)的IT虛擬化技術(shù)，把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備統(tǒng)一到工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的高性能、大容量的服務(wù)器，交換機(jī)和存儲平臺上，該平臺可以位于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及用戶駐地網(wǎng)等處。NFV的出發(fā)點(diǎn)，是希望能夠借助于計(jì)算資源/存儲資源/網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化，促進(jìn)電信網(wǎng)絡(luò)物理資源的共享，充分提高硬件資源利用率，降低運(yùn)營商成本。NFV將網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，使其能夠運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器虛擬化軟件上，以便能根據(jù)需要安裝/移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)中的任意位置而不需要部署新的硬件設(shè)備。NFV不僅適用于控制面功能，同樣也適用于數(shù)據(jù)面包處理，適用于有線和無線網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其軟件和硬件是通過一個(gè)設(shè)備提供的，而NFV要改變這一點(diǎn)，即軟件和硬件分離，從而讓軟件和硬件獨(dú)立發(fā)展。在這樣的架構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)功能能夠動(dòng)態(tài)/靈活地進(jìn)行部署，不受限于物理網(wǎng)絡(luò)的限制。

NFV的核心價(jià)值主要表現(xiàn)在業(yè)務(wù)發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)3個(gè)方面。由于網(wǎng)元功能演變?yōu)檐浖?shí)體，所以新業(yè)務(wù)加載、版本更新可快速自動(dòng)完成；可將網(wǎng)元功能提供給第三方，并可根據(jù)用戶需要，動(dòng)態(tài)調(diào)整容量大小，從而開發(fā)出提供虛擬網(wǎng)絡(luò)租賃等新業(yè)務(wù)；網(wǎng)元功能與硬件解耦，可統(tǒng)一建設(shè)資源池，根據(jù)需要分配資源，快速加載業(yè)務(wù)軟件，從而大大縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、擴(kuò)容時(shí)間，與IT業(yè)共享硬件設(shè)備，多種業(yè)務(wù)共享硬件設(shè)備，擴(kuò)大集中購規(guī)模，采用通用硬件，可大大降低建設(shè)成本；多種業(yè)務(wù)共享虛擬資源，便于集中部署；同時(shí)，集中化能夠進(jìn)一步發(fā)揮虛擬化的資源共享、快速部署、動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)勢。資源池可采用IDC管理模式，大幅提升管理效率。虛擬網(wǎng)元管理人員可專注于業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化管理，使得運(yùn)營商的集中化、專業(yè)化運(yùn)維成為可能。

3　NFV應(yīng)用場景

NFV可能的應(yīng)用場景涵蓋了無線接入、固網(wǎng)接入、企業(yè)/家庭、CDN、核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等不同場合。典型的EPC核心網(wǎng)虛擬化場景如圖1所示。

EPC核心網(wǎng)網(wǎng)元（如MME、S/P-GW等）、IMS網(wǎng)元（P/S/I-CSCF、MGCF、AS）、3G/EPC互通功能（SGSN、GGSN）都可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行獨(dú)立擴(kuò)縮容，特別是增加用戶面資源的同時(shí)不影響控制面資源，反之亦然。

為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商所要求的業(yè)務(wù)連續(xù)性和可用性，當(dāng)虛擬化環(huán)境中的虛擬機(jī)過載或者失效時(shí)，需要對會話或者鏈接動(dòng)態(tài)分配進(jìn)行管理。

4　NFV架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

4.1網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）將原本封閉設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)功能釋放出來，統(tǒng)一承載在虛擬化、可開放的網(wǎng)絡(luò)云平臺之上。打破電信設(shè)備傳統(tǒng)的“硬件盒子”模式，降低組網(wǎng)運(yùn)維成本，提高網(wǎng)絡(luò)靈活度和擴(kuò)展性。虛擬化技術(shù)將主機(jī)硬件相關(guān)的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化為多個(gè)虛擬機(jī)，在不同虛擬機(jī)上可以運(yùn)行不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)相互隔離并最大化的利用主機(jī)硬件平臺的所有資源。ETSI發(fā)布的NFV架構(gòu)示意圖參見圖2。

圖2中，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化架構(gòu)分為4層，即NFVI、VNF、MANO和OSS/BSS層。各層的主要功能如下：

（1）NFVI層

負(fù)責(zé)底層虛擬化的實(shí)現(xiàn)，將計(jì)算、儲存和網(wǎng)絡(luò)等物理資源抽象化為虛擬資源池，實(shí)現(xiàn)靈活的資源調(diào)度。這里的NFVI層所依賴的虛擬化技術(shù)與傳統(tǒng)云計(jì)算的虛擬化技術(shù)略有不同，區(qū)別在于，傳統(tǒng)的虛擬化技術(shù)多部署在大型的數(shù)據(jù)中心中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔容^簡單，計(jì)算和儲存資源的虛擬化技術(shù)上比較成熟，但在網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化上，利用傳統(tǒng)的MPLS、VLAN、VxLAN和VGRE等協(xié)議并不能很好地適應(yīng)大型電信網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜拓?fù)浣M網(wǎng)的需求，因此網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化技術(shù)的發(fā)展是目前的熱點(diǎn)。

（2）VNF層

VNF層利用NFVI層提供的虛擬資源，根據(jù)不同廠家的鏡像，建立不同的虛擬網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能。由于虛擬網(wǎng)元依舊是遵循傳統(tǒng)網(wǎng)元的功能、協(xié)議、信令和接口，所以虛擬網(wǎng)元之間的互聯(lián)互通不存在問題，主要的問題在于多廠商的VNF的鏡像與底層NFVI層的互聯(lián)互通上。不同的Hypervisor在虛擬化的實(shí)現(xiàn)上不盡相同，勢必帶來對功能和可靠性的影響，因此VNF層的發(fā)展很大程度上受制于NFVI層的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

（3）MAMO層

圖1　EPC核心網(wǎng)虛擬化場景

NFV的整體架構(gòu)強(qiáng)調(diào)集中控制與編排的能力，主要是為了滿足未來網(wǎng)絡(luò)靈活部署以及網(wǎng)絡(luò)切片功能的需求，MANO層最上端的編排器負(fù)責(zé)對全局資源的監(jiān)控和調(diào)度，是整個(gè)NFV架構(gòu)的大腦。在具體業(yè)務(wù)上，編排器主要負(fù)責(zé)VNF數(shù)據(jù)包的編排、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生命周期的管理、針對NFVI層資源請求的全局管理/驗(yàn)證/授權(quán)，同時(shí)負(fù)責(zé)策略管理。VNF管理器主要負(fù)責(zé)VNF生命周期的管理，以及負(fù)責(zé)E/NMS與NFVI層之間整體的協(xié)調(diào)。而VIM則是主要負(fù)責(zé)控制和管理計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，并負(fù)責(zé)采集和轉(zhuǎn)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施的性能指標(biāo)和相關(guān)事件。

（4）OSS/BSS層

即傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)支持和運(yùn)營支撐層，負(fù)責(zé)虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能的協(xié)調(diào)。

總的來說，網(wǎng)絡(luò)虛擬化并不僅僅局限于設(shè)備的虛擬化實(shí)現(xiàn)。通過有機(jī)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)資源可以按需部署，即插即用，靈活調(diào)度，可以提升網(wǎng)絡(luò)功能升級和運(yùn)維效率。網(wǎng)絡(luò)功能可在任何位置部署擴(kuò)容，符合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不同區(qū)域、不同時(shí)間、不同場景差異性需求。另外，利用虛擬化技術(shù)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能重組成為可能，運(yùn)營商可以根據(jù)不同需求和場景，構(gòu)建業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和靈活編排，能夠促進(jìn)新業(yè)務(wù)快速部署；利用虛擬化技術(shù)部署網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)具備自適應(yīng)，自學(xué)習(xí)，自我優(yōu)化，故障自愈等特性，能夠提高網(wǎng)絡(luò)智能化的程度；利用虛擬化技術(shù)，網(wǎng)元之間共享硬件資源，按需分配和調(diào)度資源，使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加綠色和節(jié)能。

4.2關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化關(guān)鍵技術(shù)主要包括NFVI層、MANO層關(guān)鍵技術(shù)以及可靠性、恢復(fù)機(jī)制、安全機(jī)制等，本文主要介紹NFVI層和MANO層關(guān)鍵技術(shù)。

（1）NFVI層關(guān)鍵技術(shù)

圖2　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化架構(gòu)

NFVI層關(guān)鍵技術(shù)主要包含SDN與NFV的結(jié)合、資源管理、資源配置技術(shù)，包括計(jì)算資源、存儲資源以及組網(wǎng)資源的管理和配置。目前，常見的NFVI關(guān)鍵技術(shù)有OpenStack、OpenvSw itch以及Opendaylight。其中，OpenStack是開源虛擬化云平臺，主要的功能是將通用硬件虛擬化為資源池，同時(shí)利用多種第三方Hypervisor來創(chuàng)建虛擬機(jī)與虛擬網(wǎng)絡(luò)；OpenvSw itch是為虛擬化環(huán)境下開發(fā)的一款開源虛擬交換機(jī)軟件，主要目的是為了增強(qiáng)虛擬網(wǎng)絡(luò)的功能，例如多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)的隔離，其目標(biāo)是做一個(gè)具有產(chǎn)品級質(zhì)量的多層虛擬交換機(jī)，通過可編程擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化（配置、管理、維護(hù)）。支持現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)管理接口和協(xié)議（如netFlow、sFlow、SPAN、RSPAN、CLI、LACP、802.1ag等）；Opendaylight控制器是一款開源SDN控制器軟件，其開發(fā)的主要目的是為了完成SDN控制器南北向接口的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅支持虛擬化交換機(jī)也支持物理交換機(jī)，通過創(chuàng)建共同的供應(yīng)商支持框架來進(jìn)一步推動(dòng)SDN。三者均可獨(dú)立使用，但相互兼容，可同時(shí)部署。

（2）MANO關(guān)鍵技術(shù)

MANO層主要包含三大部分，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化編排（NFVO）、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理（VNFM）、虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施管理（VIM）。

●網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化編排（NFVO）

主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、VNF數(shù)據(jù)包的編排、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生命周期管理、針對NFVI資源請求的全局管理，驗(yàn)證和授權(quán)、針對NS實(shí)例的策略管理等。對該模塊的定位和各接口的功能還未達(dá)成一致，是NFV后續(xù)研究的重點(diǎn)。

●虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理（VNFM）

針對VNF虛擬網(wǎng)元進(jìn)行管理，包括VNF實(shí)例的生命周期管理以及在NFVI和E/NMS之間負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)。典型工作模式為：利用虛擬資源（或者物理硬件）建立一個(gè)MasterServer，Server中包含各種建立虛擬網(wǎng)元所需的Image以及虛擬拓?fù)湫畔?；建立虛擬網(wǎng)元時(shí)，Hypervisor僅生產(chǎn)帶有基本Linux系統(tǒng)的虛擬機(jī)，由VNFM向此系統(tǒng)推送所需的Image以及拓?fù)湫畔?，在虛擬網(wǎng)元工作時(shí)，VNFM負(fù)責(zé)監(jiān)視和協(xié)調(diào)各個(gè)虛擬網(wǎng)元。

●虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施管理（VIM）

針對物理資源進(jìn)行管理，包括控制和管理計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源、采集和轉(zhuǎn)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施性能指標(biāo)和相關(guān)事件，典型工作模式為：利用物理服務(wù)器建立Jump Server節(jié)點(diǎn)，Server中包含多個(gè)版本的Linux內(nèi)核和完整的OpenStack安裝包，當(dāng)物理節(jié)點(diǎn)跟Jump Server連在同一個(gè)拓?fù)渲?，并采用PXE模式啟動(dòng)時(shí)，JumpServer可以迅速發(fā)現(xiàn)物理節(jié)點(diǎn)，并按照管理員的設(shè)定，將此物理節(jié)點(diǎn)安裝為Controller節(jié)點(diǎn)或者Compute節(jié)點(diǎn)并設(shè)定物理拓?fù)?，同時(shí)監(jiān)視物理節(jié)點(diǎn)的健康狀態(tài)。

5　NFV標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)策略

5.1NFV國際標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

目前，有眾多的國際標(biāo)準(zhǔn)組織開展通信網(wǎng)絡(luò)虛擬化相關(guān)的研究。

2012年11月，由AT&T、德國電信、英國電信等多個(gè)國際主流運(yùn)營商牽頭，聯(lián)合多家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、電信設(shè)備供應(yīng)商和IT設(shè)備供應(yīng)商共同推動(dòng)在ETSI成立網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化工作組（ISG），旨在推動(dòng)NFV技術(shù)框架研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。ETSINFV工作組在2013年聚焦于頂層文檔的設(shè)計(jì)，已發(fā)布第一批規(guī)范，包括NFV用例、需求、架構(gòu)、術(shù)語、PoC（ProofofConcept）、白皮書等一系列文檔的V1版本。2014年上半年，NFV工作組發(fā)布了第二個(gè)版本的白皮書，主要總結(jié)各個(gè)工作組的進(jìn)展、對場景、需求、架構(gòu)等內(nèi)容進(jìn)行了更新，明確提出NFV工作組對于標(biāo)準(zhǔn)化和開源社區(qū)的態(tài)度。此外，并于2014年下半年更新了用例、需求、架構(gòu)、術(shù)語等公開文檔，并通過向產(chǎn)業(yè)界征集NFV產(chǎn)品原型和驗(yàn)證試驗(yàn)等，進(jìn)行NFV的PoC，從而推動(dòng)NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展。NFV工作組在2014年下半年啟動(dòng)了Phase2階段的工作，在該階段成立了IFA（接口和架構(gòu)）、EVE（演進(jìn)和生態(tài)系統(tǒng)）、REL（可靠性）、SEC（安全）、TST（測試）等工作組，分別制定架構(gòu)與接口、未來演進(jìn)、可靠性、安全、測試等相關(guān)的正式規(guī)范。

2016年，將開啟NFV第三階段工作，第三階段有可能將SDN納入NFV的研究范疇，EVE組提交了提案并與IFA組協(xié)商在目前的研究內(nèi)容中增加SDN的內(nèi)容。第三階段重點(diǎn)推進(jìn)內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面：VNF獨(dú)立構(gòu)建及管理的相關(guān)規(guī)范；基于VNF的端到端應(yīng)用落地，無縫加載、混合部署；以及推進(jìn)VNF產(chǎn)業(yè)化落地。

3GPP從2013年下半年R13開始也啟動(dòng)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化相關(guān)的研究探討，眾多公司先后在SA各小組發(fā)起了一系列的虛擬化相關(guān)的立項(xiàng)討論；2014年3月，在SA5率先通過了虛擬化管理方面的立項(xiàng)，從而正式開啟了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化在3GPP的研究工作；2015年1月，在SA1組通過了SMARTER的研究課題，旨在研究面向5G的業(yè)務(wù)和市場應(yīng)用，NFV也是實(shí)現(xiàn)5G目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。預(yù)計(jì)3GPP后續(xù)會投入更多的時(shí)間開展移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化相關(guān)的應(yīng)用場景和架構(gòu)課題研究工作。由SA1、SA2、SA3著重研究NFV對網(wǎng)絡(luò)的整體影響，由SA5側(cè)重網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)合NFV在ETSI的研究進(jìn)展，研究原有3GPP網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在虛擬化方面的更新。

另外，ONF、IETF等也都開展了一系列SDN/NFV相關(guān)的研究工作，具體如下：

2011年，由互聯(lián)網(wǎng)公司為主推動(dòng)成立了ONF，ONF以用戶需求為目標(biāo)推動(dòng)“南向接口”的標(biāo)準(zhǔn)化；2015年1月，發(fā)布OpenFlow1.5.0版本。

IETF目前把工作重點(diǎn)放在了SDN/NFV上，聚焦路由算法和虛擬機(jī)管理機(jī)制。于2011年啟動(dòng)SDN研究，主要工作落在IRTF和Routing Area上，并成立了NFV研究組、VNFPool、ACTN。核心是在目前傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的路由及轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上開放新的接口來與外部控制層通信。

ITU-T發(fā)布了Y.3300，基本與ETSI架構(gòu)一致；SG15研究SDN與現(xiàn)有傳送網(wǎng)的關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和演進(jìn)等內(nèi)容。2014年立項(xiàng)G.asdtn傳送網(wǎng)SDN架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)2015—2016年完成。另外，ITU-T成立了IMT-2020（5G）焦點(diǎn)組，針對新興的5G技術(shù)在未來網(wǎng)絡(luò)中將如何相互影響進(jìn)行研究。

Opendaylight于2013年4月成立，由設(shè)備制造商主導(dǎo)。重點(diǎn)推動(dòng)“北向API”標(biāo)準(zhǔn)化。2015年1月，發(fā)布“Helium.2”架構(gòu)，眾多廠商基于Opendaylight開源系統(tǒng)研發(fā)各自的解決方案。

5.2NFV國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會的多個(gè)技術(shù)委員會在通信網(wǎng)絡(luò)虛擬化方面也開展了大量的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，下面重點(diǎn)介紹TC3（網(wǎng)絡(luò)與交換）和TC5（無線通信）的相關(guān)研究情況。

TC3的研究領(lǐng)域信息通信網(wǎng)絡(luò)總體、性能、交換、編號、業(yè)務(wù)、信令協(xié)議、計(jì)費(fèi)原則、網(wǎng)絡(luò)接口與互連互通。TC3在WG1下設(shè)置了軟件化智能型通信網(wǎng)絡(luò)（SVN）子工作組，聚焦SDN/NFV方面，重點(diǎn)研究核心網(wǎng)網(wǎng)元虛擬化一般性（通用性）要求（虛擬化場景、架構(gòu)、功能和接口等），主要針對網(wǎng)元虛擬化平臺，不局限于某一個(gè)特定網(wǎng)元。

TC5的研究領(lǐng)域是移動(dòng)通信（包括無線接口及核心網(wǎng)中與移動(dòng)性相關(guān)部分）、微波通信、衛(wèi)星通信、無線接入、無線局域網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò)安全與加密、前沿?zé)o線新技術(shù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)與應(yīng)用，各類無線電業(yè)務(wù)的頻率需求特性以及無線網(wǎng)絡(luò)配套設(shè)備等標(biāo)準(zhǔn)研究工作。在SDN/ NFV方面重點(diǎn)研究基于SDN/NFV的演進(jìn)的移動(dòng)核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需求場景、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)元功能和接口協(xié)議，以及基于新架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。TC5目前在研項(xiàng)目如下：

（1）移動(dòng)軟網(wǎng)絡(luò)需求及架構(gòu)研究。

（2）移動(dòng)軟網(wǎng)絡(luò)安全研究。

（3）移動(dòng)分組網(wǎng)新架構(gòu)與功能設(shè)計(jì)研究。

（4）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化研究。

（5）網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化對EPS的影響評估和增強(qiáng)研究。

（6）移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)鏈功能及整體架構(gòu)研究。

CCSA后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化研究重點(diǎn)將包括VNF軟件架構(gòu)、NFV管理及編排、性能及可伸縮性、可靠性以及安全等方面。

6　NFV技術(shù)挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢

6.1NFV技術(shù)挑戰(zhàn)

引入NFV的技術(shù)難點(diǎn)在于如何保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可維護(hù)性、開放性與兼容性以及可擴(kuò)展性。虛擬化的產(chǎn)品必須能部署在一個(gè)開放的有良好設(shè)備互通性的環(huán)境，可靠性要求至少不低于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實(shí)時(shí)性能，另外，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)能與虛擬化業(yè)務(wù)互通，網(wǎng)絡(luò)功能彈性伸縮，包括硬件能力、配置、組網(wǎng)調(diào)度等。

但目前來看，NFV技術(shù)尚不夠成熟，如大流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力不足、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟、分層架構(gòu)需要多廠家分層自動(dòng)運(yùn)維，端到端運(yùn)維能力不夠成熟；通用硬件轉(zhuǎn)發(fā)性能有待提高；系統(tǒng)集成和故障定位復(fù)雜度高以及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化成熟需要充分驗(yàn)證。

6.2NFV發(fā)展趨勢

NFV目前已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)間段，國際上NFV領(lǐng)域已經(jīng)開始進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)化以及技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過不斷完善的相關(guān)云計(jì)算產(chǎn)品和NFV虛擬化的網(wǎng)元產(chǎn)品，開放的NFV生態(tài)環(huán)境，我國實(shí)施NFV部署可以分階段進(jìn)行，選擇合適的網(wǎng)元進(jìn)行虛擬化，選擇合適的業(yè)務(wù)使用虛擬化，逐步從垂直分離到水平融合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

總體來看，NFV演進(jìn)趨勢是先實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，然后在電信云環(huán)境中部署各類軟網(wǎng)元，最后演進(jìn)到在公有云中引入NFV框架下的編排管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)部署功能。

The Key Technology and Related Specifications of Mobile NFV

Yang Hongmei，ZhaoYong

This article describes the background and scenarios of the mobile NFV，NFV architecture and key technology，introduces the related open source platform，then analyzes the international and domestic specifications，the policy ofpromoting specifications.Finally，puts forward the technical challenge and development trends.

NFV；open source platform；specifications

2015-12-10）