馮征

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

NFV與云計(jì)算
——電信運(yùn)營(yíng)商的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

馮征

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

本文首先對(duì)云計(jì)算平臺(tái)和NFV技術(shù)進(jìn)行介紹，然后對(duì)NFV與互聯(lián)網(wǎng)公司的云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行了對(duì)比分析，總結(jié)了其中的差異，最后對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商在NFV部署中需要關(guān)注的問(wèn)題提出了建議。

NFV；云計(jì)算；基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)；虛擬網(wǎng)元；物理網(wǎng)元

在過(guò)去的幾十年中，通信業(yè)中的業(yè)務(wù)需求主要以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，電信運(yùn)營(yíng)商占據(jù)著產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的最高端。但隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，百度、阿里巴巴、騰訊等眾多互聯(lián)網(wǎng)公司憑借著云計(jì)算技術(shù)，快速、便捷、靈活地提供了大量的OTT業(yè)務(wù)，成功地吸引了廣大用戶，并獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，在通信產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈中占據(jù)了一席之地，并日漸擴(kuò)大。但是，電信運(yùn)營(yíng)商并不甘心淪為互聯(lián)網(wǎng)公司的管道，希望借鑒互聯(lián)網(wǎng)公司云計(jì)算技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)，以NFV/SDN技術(shù)逐步打造全新的網(wǎng)絡(luò)，以應(yīng)對(duì)OTT的沖擊，在新的價(jià)值鏈中獲取更大的價(jià)值。

國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商也已經(jīng)將NFV/SDN作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和演進(jìn)的重點(diǎn)。2015年，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布了NovoNet2020愿景、中國(guó)聯(lián)通推出了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CTNT 2.0；2016年中國(guó)電信發(fā)布了CTNet2025網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三大運(yùn)營(yíng)商均希望能夠通過(guò)NFV和SDN兩大基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程、部署更靈活、調(diào)度更高效、網(wǎng)絡(luò)更智能、服務(wù)更開放、成本更低的總體效果。國(guó)際上，美國(guó)AT&T更是早在2014年推出了Domain 2.0，目標(biāo)在2020年實(shí)現(xiàn)至少75%的網(wǎng)絡(luò)虛擬化，并轉(zhuǎn)型為軟件公司。

那么，基于云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的NFV真的能夠?qū)崿F(xiàn)電信運(yùn)營(yíng)商的愿景嗎？

1 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云計(jì)算平臺(tái)

包括阿里、百度、騰訊在內(nèi)的眾多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云計(jì)算平臺(tái)均是以虛擬化技術(shù)為核心，通過(guò)Hypervisor軟件將底層的各個(gè)x86物理機(jī)硬件（包括CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡）縱向切割為相互獨(dú)立的多個(gè)虛擬機(jī)，而高層應(yīng)用軟件系統(tǒng)可以橫向調(diào)用位于不同x86物理硬件上的多個(gè)虛擬機(jī)構(gòu)成一個(gè)完整的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

一提起云計(jì)算或云計(jì)算平臺(tái)，大家通常會(huì)首先聚焦于Hypervisor，其實(shí)，Hypervisor只是云計(jì)算平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，而虛擬機(jī)的創(chuàng)建和組合應(yīng)用等還需要一套復(fù)雜的管理系統(tǒng)，例如創(chuàng)建的虛擬機(jī)規(guī)格（一個(gè)虛擬機(jī)擁有多少個(gè)CPU核、多大內(nèi)存等），需要?jiǎng)?chuàng)建多少種規(guī)格的虛擬機(jī)，在一臺(tái)物理機(jī)上創(chuàng)建幾個(gè)虛擬機(jī)，以及如何將分布在哪些物理機(jī)上的哪些虛擬機(jī)提供給一個(gè)特定的應(yīng)用系統(tǒng)等?？晒┻x擇的Hypervisor產(chǎn)品很多，既有收費(fèi)的VMware的vSphere、微軟的Hyper-V、紅帽的Enterprise Virtulization、華為的FusionSphere，也有開源免費(fèi)的KVM、Xen等；開源免費(fèi)的KVM、Xen僅提供前述的Hypervisor功能，而大部分收費(fèi)的Hypervisor均包含了一定的集中管理功能，例如紅帽的Enterprise Virtulization就是基于KVM開發(fā)的支持虛擬機(jī)創(chuàng)建、刪除、遷移等的云平臺(tái)。

成功的大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通常是以開源免費(fèi)的Hypervisor為基礎(chǔ)，結(jié)合自身的多業(yè)務(wù)需求、各業(yè)務(wù)提供模式和管理模式，增加所需的云平臺(tái)管理功能，并逐步對(duì)開源Hypervisor進(jìn)行優(yōu)化和定制化開發(fā)，使云平臺(tái)更適合自身的業(yè)務(wù)開展和新業(yè)務(wù)加載。例如阿里云（飛天）初期先后采用了成熟的開源Xen和KVM，但為了更好地實(shí)現(xiàn)高層應(yīng)用服務(wù)在硬件資源池上的靈活部署和配置管理、監(jiān)控硬件和應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)行狀況、硬件資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度和分配，對(duì)Xen和KVM的核心代碼進(jìn)行了數(shù)百項(xiàng)的改動(dòng)，并自主研發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)、任務(wù)/資源調(diào)度管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用系統(tǒng)、分布式協(xié)同系統(tǒng)等，從開源系統(tǒng)演進(jìn)為了一個(gè)封閉的云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)。圖1和圖2給出了部分互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)。

那么，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為何要采用云計(jì)算平臺(tái)呢？阿里巴巴歷時(shí)5年的“去IOE”行動(dòng)很好地回答了這個(gè)問(wèn)題。I是IBM小型機(jī)、O是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、E是EMC存儲(chǔ)設(shè)備，IOE就是上述三者組成的傳統(tǒng)IT系統(tǒng)；2009年阿里巴巴數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)超過(guò)了20個(gè)RAC節(jié)點(diǎn)，成為全亞洲最大的數(shù)據(jù)庫(kù)用戶，作為電商經(jīng)常面臨秒殺、短時(shí)間大量用戶涌入的促銷活動(dòng)，IOE無(wú)法解決阿里巴巴的問(wèn)題，再者IOE的設(shè)備費(fèi)動(dòng)輒幾百萬(wàn)，阿里巴巴可能未來(lái)的利潤(rùn)都向這3家美國(guó)公司“交稅”了；阿里巴巴決定“去IOE”，部署自己的阿里云，以通用的、低廉的x86服務(wù)器替代了IBM小型機(jī)，以開源數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL+自研數(shù)據(jù)庫(kù)OceanBase替代了Oracle，以分布式存儲(chǔ)替代了高端存儲(chǔ)?，F(xiàn)如今阿里云不但承擔(dān)了阿里巴巴自己的電子商務(wù)平臺(tái)、電子郵件等業(yè)務(wù)，而且為12306高峰時(shí)的余票查詢、為海關(guān)總署提供數(shù)據(jù)存取與分析、為國(guó)家天文臺(tái)提供海量數(shù)據(jù)處理等服務(wù)；尤其值得一提的是：阿里云支撐的“雙11”，峰值時(shí)的交易創(chuàng)建量，2015年為14萬(wàn)筆/秒、2016年為17.5萬(wàn)筆/秒、2017年達(dá)到32.5萬(wàn)筆/秒。

圖1 某互聯(lián)網(wǎng)公司的云平臺(tái)架構(gòu)示意圖

圖2 某互聯(lián)網(wǎng)公司的云平臺(tái)架構(gòu)示意圖

從阿里云的成功，我們可以看出云計(jì)算平臺(tái)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

第一：軟件與硬件解耦。傳統(tǒng)IT系統(tǒng)中，IOE提供硬件（I和E）和基礎(chǔ)工具（O），而所有的應(yīng)用服務(wù)軟件均是由阿里自主開發(fā)，即軟件商與硬件供貨商本身就是解耦的，又何來(lái)云計(jì)算的“軟件與硬件解耦”一說(shuō)呢？其實(shí)這里的“解耦”有兩層意思，第一層意思是軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)與硬件基礎(chǔ)設(shè)施組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的解耦，例如最大N臺(tái)小型機(jī)的集群限制了在其上加載的軟件的容量；而利用云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)⒏嗟挠布付ㄌ峁┙o某一個(gè)軟件（業(yè)務(wù)應(yīng)用），從而支持軟件服務(wù)的便捷擴(kuò)容，目前阿里云已經(jīng)能夠支持將1萬(wàn)（10 K）臺(tái)x86服務(wù)器組建為1個(gè)云，軟件容量幾乎沒(méi)有限制；第二層意思是能夠采用廉價(jià)的通用x86服務(wù)器支持任意的軟件應(yīng)用，從而降低成本。阿里的去IOE行動(dòng)，多數(shù)人看重的是“解耦”的第二層意思，而筆者則認(rèn)為“解耦”的第一層意思才真正地解決了阿里業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了“雙11”的輝煌。

第二：快速?gòu)椥?。通俗地說(shuō)就是需要多少（資源）給多少（資源），用多少算多少。“天下武功，唯快不破”，互聯(lián)網(wǎng)公司的經(jīng)營(yíng)思路是“看準(zhǔn)商機(jī)、快速推出服務(wù)，不怕犯錯(cuò)，就怕不做”，一項(xiàng)新業(yè)務(wù)的推出從提出構(gòu)想、到立項(xiàng)、到業(yè)務(wù)上線周期很短，不需要嚴(yán)格的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)和投入產(chǎn)出比的經(jīng)濟(jì)分析，并且由于新業(yè)務(wù)的發(fā)展需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，因此在業(yè)務(wù)剛推出時(shí)，僅需少量的硬件資源即可，若業(yè)務(wù)發(fā)展，則快速擴(kuò)容，有兩種方式，第一種是將虛擬機(jī)的規(guī)格調(diào)大，例如將原先分配給虛擬機(jī)的N個(gè)CPU核增加為N+1個(gè)CPU核；第二種是為軟件應(yīng)用增加同等規(guī)格的虛擬機(jī)數(shù)量；其中，第二種需要軟件應(yīng)用支持多服務(wù)器擴(kuò)展，因?yàn)橥ǔＴ趹?yīng)用軟件看來(lái)，虛擬機(jī)就是物理機(jī)，除非云平臺(tái)能夠提供工具，對(duì)應(yīng)用軟件屏蔽虛擬機(jī)數(shù)量，使應(yīng)用軟件將多臺(tái)虛擬機(jī)視為1臺(tái)物理機(jī)；若業(yè)務(wù)萎縮，則以縮小虛擬機(jī)規(guī)格或減少虛擬機(jī)數(shù)量的方式按需縮減硬件資源，這就是所謂的快速?gòu)椥?。但同時(shí)，為了便于新業(yè)務(wù)的快速加載，需要云平臺(tái)預(yù)先配置一定數(shù)量的硬件服務(wù)器資源，雖然表面上看來(lái)是增加了硬件成本，但是多個(gè)將來(lái)會(huì)成功的軟件服務(wù)和多個(gè)將來(lái)會(huì)失敗的軟件服務(wù)共用這些預(yù)留硬件資源，因此，總體上看硬件成本不會(huì)增加，這就要求硬件資源的建設(shè)應(yīng)適度超前于當(dāng)前的軟件容量需求，從某種意義上說(shuō)，這也是“軟件與硬件解耦”的第3層意思。

第三：按需服務(wù)/計(jì)費(fèi)。通俗地說(shuō)就是用多少（資源）算多少（資源）。根據(jù)云計(jì)算平臺(tái)提供的服務(wù)，可以劃分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）3類。IaaS提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，根據(jù)客戶需求，云平臺(tái)將一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)提供客戶，而客戶感覺(jué)獲了所需規(guī)格和數(shù)量連接在IP網(wǎng)上的物理機(jī)，自行開發(fā)自己的軟件服務(wù)；SaaS提供的是一套完整的軟件服務(wù)，例如天貓、阿里郵箱等；而PaaS提供的服務(wù)介于IaaS和SaaS之間，客戶感覺(jué)獲得了所需軟件開發(fā)工具的物理機(jī)，能夠節(jié)省客戶自行開發(fā)軟件服務(wù)的工作量。實(shí)際上的云平臺(tái)可以提供上述一種或兩種或全部3種服務(wù)，如圖2所示。其中PaaS既可以提供給第三方客戶，也可以給自己的SaaS提供服務(wù)。

可見，云計(jì)算平臺(tái)成功的關(guān)鍵是在于將“Hypervisor+管理系統(tǒng)”做強(qiáng)，其一是要夠大，即一個(gè)“云”里支持的服務(wù)器數(shù)量要多，越大的“云”越能夠?qū)崿F(xiàn)同一資源池內(nèi)多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的容量擴(kuò)展，例如同一“云”內(nèi)部署了A、B、C、D 4個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)A或A和C需要擴(kuò)容時(shí)，若所需服務(wù)器數(shù)量超出了“云”的支持范圍，則需要將C調(diào)整割接至另一個(gè)“云”，而將現(xiàn)有資源給A擴(kuò)容；其二是虛擬機(jī)資源調(diào)度的算法要好（性能要優(yōu)），畢竟同一物理機(jī)上的多個(gè)虛機(jī)需要共享/競(jìng)爭(zhēng)同一物理機(jī)的資源；其三可控和便于維護(hù)，畢竟x86服務(wù)器的可靠性不如小型機(jī)和專用硬件，因此，實(shí)時(shí)掌控各應(yīng)用軟件和各物理機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是十分重要的。

“Hypervisor+管理系統(tǒng)”主要是靠軟件實(shí)現(xiàn)，而軟件又恰恰是互聯(lián)網(wǎng)公司的強(qiáng)項(xiàng)，成功的互聯(lián)網(wǎng)公司云計(jì)算平臺(tái)均是將大量的人力投入到了云平臺(tái)技術(shù)當(dāng)中，從最初的開源到當(dāng)前的閉源的發(fā)展歷程。以阿里為例，技術(shù)保證部約1200人，負(fù)責(zé)近50萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的運(yùn)維，其中700人負(fù)責(zé)開發(fā)運(yùn)維監(jiān)控工具。

2 電信運(yùn)營(yíng)商的NFV

2.1 NFV的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

鑒于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)云平臺(tái)的巨大成功， 2012 年10 月，以AT&T為首的多家運(yùn)營(yíng)商在ETSI發(fā)起成立了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化標(biāo)準(zhǔn)工作組NFV ISG，并于2015年1月發(fā)布了NFV（Network Functions Virtualisation，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）基礎(chǔ)設(shè)施綜述技術(shù)白皮書，提供了NFV的參考架構(gòu)圖，如圖3所示。

圖3 NFV的參考架構(gòu)圖

NFV是將“網(wǎng)絡(luò)功能”虛擬化，什么是“網(wǎng)絡(luò)功能”？就是網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)元，對(duì)應(yīng)到IMS域就是IMS CSCF、IMS AS等，對(duì)應(yīng)到EPC核心網(wǎng)就是MME、S-GW、P-GW等。ETSI在白皮書中描述了基于NFVI技術(shù)的NFV的應(yīng)用愿景，包括移動(dòng)基站、移動(dòng)核心網(wǎng)及IMS、固定接入網(wǎng)絡(luò)、家庭環(huán)境、VNF網(wǎng)絡(luò)功能轉(zhuǎn)發(fā)表、CDN、NFVIass、NFVPass、VNFass等。

如圖3所示，Virtualisation Layer的實(shí)體就是Hypervisor，將底層的各個(gè)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源硬件實(shí)體切割為相互獨(dú)立的多個(gè)虛擬機(jī)，構(gòu)成NFVI（NFV基礎(chǔ)設(shè)施）；VNF就是虛擬化實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)元，例如vMME（虛擬化的MME）；一個(gè)VNF通常需要多個(gè)不同規(guī)格的虛擬機(jī)，由VNFM將需求（vMME所需各種規(guī)格

虛擬機(jī)的數(shù)量）提交給VIM，由VIM控制Hypervisor完成VNF的創(chuàng)建；而NFVO提供了一種對(duì)VNF編排的手段，可根據(jù)運(yùn)營(yíng)/商業(yè)支撐系統(tǒng)的指令或基礎(chǔ)信息完成對(duì)NFVI中全部資源的高層管理。EMS完成OMC功能，與VNF同廠家，完成無(wú)論是VNF網(wǎng)元還是PNF網(wǎng)元（例如vMME、MME）均需完成的局?jǐn)?shù)據(jù)配置；VIM與Hypervisor現(xiàn)階段應(yīng)為同廠家，VNFM與VNF通常為同廠家，VIM+VNFM+NFVO構(gòu)成MANO；NFVI+MANO構(gòu)成一套完整的云計(jì)算平臺(tái)，向VNF+EMS提供IaaS服務(wù)。

可見，NFV并不是“網(wǎng)絡(luò)虛擬化”，對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)元功能和接口協(xié)議沒(méi)有任何改變，只是網(wǎng)元設(shè)備形態(tài)的改變（從設(shè)備制造商的專用硬件改變?yōu)橥ㄓ玫腦86服務(wù)器），以及有可能引起的網(wǎng)元設(shè)備布局（機(jī)房、局址）的改變。

圖4 傳統(tǒng)物理網(wǎng)元與NFV虛擬化網(wǎng)元對(duì)比示意圖

圖4將傳統(tǒng)物理網(wǎng)元與NFV虛擬化網(wǎng)元的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行對(duì)比如下：物理網(wǎng)元由電信設(shè)備供貨商的專用硬件、加載在專用硬件上的平臺(tái)軟件和網(wǎng)元應(yīng)用軟件3部分組成。專用硬件由NFV云平臺(tái)的通用COTS機(jī)硬件與“Hypervisor+VIM”共同替代；專用的平臺(tái)軟件則需要修改增強(qiáng)為VNF基礎(chǔ)服務(wù)軟件以適配Hypervisor，以盡量調(diào)優(yōu)系統(tǒng)性能，另外，為了充分發(fā)揮云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，廠家可以重構(gòu)自身的軟件系統(tǒng)架構(gòu)，剝離能夠?yàn)槎嗑W(wǎng)元（例如vS-GW和vPGW）共用的部分構(gòu)成云化中間件作為自己的PaaS工具；而網(wǎng)元應(yīng)用軟件則可以移至NFV云平臺(tái)；同時(shí)，NFV平臺(tái)還需增加VNFM和NFVO，2個(gè)NFV平臺(tái)管理模塊，其中VNFM應(yīng)由VNF廠家提供。

2.2 NFV與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)云平臺(tái)的異同

既然NFV是借鑒互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)云計(jì)算平臺(tái)的成功經(jīng)驗(yàn)演進(jìn)而來(lái)，那么，我們對(duì)標(biāo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云平臺(tái)，來(lái)看一下NFV是否也能為電信運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)同樣的好處。

第一，軟件與硬件解耦。相同的是，均可基于通用的COTS部署；不同的是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)自己開發(fā)云平臺(tái)軟件和自有應(yīng)用軟件，依靠自有云平臺(tái)軟件的強(qiáng)大調(diào)度算法解除應(yīng)用軟件容量的瓶頸限制（互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)真正的痛點(diǎn)）；電信運(yùn)營(yíng)商按照現(xiàn)有模式，向供應(yīng)商采購(gòu)云平臺(tái)軟件和網(wǎng)元應(yīng)用軟件，且存在云平臺(tái)軟件與網(wǎng)元應(yīng)用軟件異廠家和同廠家兩種情況，由于電信網(wǎng)絡(luò)天然支持多網(wǎng)元分擔(dān)業(yè)務(wù)，單網(wǎng)元容量限制并不是電信運(yùn)營(yíng)商的痛點(diǎn)；若考慮安全冗余后的“COTS硬件（計(jì)算資源+存儲(chǔ)資源+交換機(jī)等IP組網(wǎng)設(shè)備）+Hypervisor+VIM+云化中間件”+“VNFM +NFVO”的網(wǎng)元分?jǐn)們r(jià)格低于“專用硬件+專用平臺(tái)軟件”的價(jià)格，則能夠降低電信運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本。

第二，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)云計(jì)算平臺(tái)是百花齊放、百家爭(zhēng)鳴，各個(gè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云平臺(tái)各不相同，以開源軟件作為切入點(diǎn)，量身打造適用于自己業(yè)務(wù)模式的封閉系統(tǒng)；而ETSI為NFV定義了一套云計(jì)算平臺(tái)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（NFV基于開源的OpenStack框架，由于之前OpenStack是基于KVM開發(fā)的，因此，KVM常常成為默認(rèn)的Hypervisor。如圖3所示的NFV組件和接口均在IPA0XX規(guī)范中統(tǒng)一規(guī)范），其目的在于能夠?qū)⒉煌瑥S家提供的云平臺(tái)軟件和VNF軟件集成在一起提供SaaS服務(wù)（構(gòu)造VNF網(wǎng)元）；因此，在云平臺(tái)軟件與VNF軟件非同廠家時(shí)，各自均會(huì)存在版本升級(jí)，需要雙方不斷地磨合、適配，以提高整體性能；但若云平臺(tái)軟件與VNF軟件同廠家時(shí)，則由于只有位于同一云平臺(tái)內(nèi)的VNF能夠?qū)崿F(xiàn)資源調(diào)配和共享，從而會(huì)產(chǎn)生N個(gè)VNF廠家為“小云”。

第三，每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通常僅會(huì)基于一套虛擬化技術(shù)打造自己的各個(gè)云計(jì)算平臺(tái)；而電信運(yùn)營(yíng)商為了引入技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和得到更好的商務(wù)價(jià)格，通常會(huì)選用2個(gè)或更多的云平臺(tái)軟件廠家，導(dǎo)致VNF廠家的網(wǎng)元應(yīng)用軟件需能夠適配多種技術(shù)的云平臺(tái)軟件，以獲得更多的競(jìng)標(biāo)機(jī)會(huì)。

第四，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)推出應(yīng)用服務(wù)通常自成體系，不需與其它系統(tǒng)互通，例如微信業(yè)務(wù)只為按照微信客戶端的用戶提供服務(wù)，不需要與Facebook用戶互通，且為自主開發(fā)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)新功能的快速迭代；但電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)需支持多廠商的VNF組網(wǎng)，以便于公開招標(biāo)降低建設(shè)成本；尤其是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商還需要支持國(guó)際漫游，因而每個(gè)新功能、新業(yè)務(wù)的開展，均需要首先制訂規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、然后是廠家進(jìn)行設(shè)備軟件開發(fā)、再招標(biāo)采購(gòu)、再設(shè)備到貨安裝、再聯(lián)網(wǎng)調(diào)測(cè)、最后才能投入商用，尤其是對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響較大的功能還需要一個(gè)現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試的過(guò)程，因此，一項(xiàng)新業(yè)務(wù)新功能的上線通常需要至少一年的時(shí)間，而基于NFV平臺(tái)僅能夠縮短“設(shè)備到貨”的時(shí)間，約2個(gè)月，且還是在增加投資預(yù)留資源的情況下；因此，電信運(yùn)行商即使部署了NFV仍難以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速迭代。

第五，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供的應(yīng)用服務(wù)均屬于增值業(yè)務(wù)，國(guó)家對(duì)其服務(wù)的安全可靠性和業(yè)務(wù)時(shí)延沒(méi)有硬性的要求，而電信運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)則必須是電信級(jí)的服務(wù)，例如微信故障，用戶看不了朋友圈，但是仍可以短信或電話的方式通信，但如果電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)故障，用戶無(wú)法打電話或者中斷所有的上網(wǎng)業(yè)務(wù)，則其造成的影響將是非常巨大的；另外，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的QoS等級(jí)相對(duì)較低，秒級(jí)的時(shí)延和業(yè)務(wù)中斷，用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)幾乎不受影響，而語(yǔ)音業(yè)務(wù)一個(gè)音節(jié)20 ms，1 s的分組丟失將對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生較大的影響；因此，電信網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定對(duì)NFV提出了更高的要求，通常的云平臺(tái)軟件對(duì)硬件故障檢測(cè)的時(shí)延約為1 s，為此，VNF廠家通?？縂uest OS等VNF基礎(chǔ)軟件實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)故障檢測(cè)，從而及時(shí)地啟動(dòng)主備虛擬機(jī)之間的故障倒換。并且，NFV的云平臺(tái)軟件通常會(huì)采用SR-IOV和DPDK等數(shù)據(jù)加速技術(shù)。

第六，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的應(yīng)用服務(wù)不存在精準(zhǔn)的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，自然也就不存在滿足期，而且成功和失敗的應(yīng)用服務(wù)交織，因此，“快速?gòu)椥浴睂?duì)于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云平臺(tái)非常重要，成功的應(yīng)用服務(wù)需要隨時(shí)擴(kuò)容、失敗和過(guò)期的應(yīng)用服務(wù)需要隨時(shí)的縮容，以騰出寶貴的硬件資源給成功的應(yīng)用服務(wù)，而且其為用戶提供的應(yīng)用服務(wù)沒(méi)有長(zhǎng)期的承諾，不劃算的應(yīng)用服務(wù)可以隨時(shí)退出歷史舞臺(tái)。而由于體制的原因，電信運(yùn)營(yíng)商提供的新業(yè)務(wù)和新功能，必須有業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，還有工程建設(shè)滿足期，招標(biāo)采購(gòu)購(gòu)買的容量是一定的，擴(kuò)容需要購(gòu)買Licence，即使有硬件資源的預(yù)留，其軟件容量也“彈不上去”，而失敗的新業(yè)務(wù)也已經(jīng)購(gòu)買了Licence，“彈下去”意義也不大，同時(shí)由于有對(duì)用戶的長(zhǎng)期承諾，無(wú)法舍棄；因此，“快速?gòu)椥浴睂?duì)于NFV來(lái)說(shuō)，其實(shí)意義不大。

3 運(yùn)營(yíng)商該如何部署NFV和云計(jì)算

通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云計(jì)算平臺(tái)和電信運(yùn)營(yíng)商的NFV技術(shù)分析和對(duì)比，雖然二者均是基于虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的云平臺(tái)，但在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上仍存在較大的差異。

首先：互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在用廉價(jià)的COTS機(jī)替代IOE的過(guò)程中，將原先從IOE采購(gòu)的技術(shù)成本轉(zhuǎn)化為了自己的人工成本，從而降低了平臺(tái)建設(shè)成本；但同時(shí)大型的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也配備了上千人的專業(yè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)云平臺(tái)軟件的日常維護(hù)和技術(shù)更新，其總體成本到底是減少了還是增加了其實(shí)只有互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)自己知道。而電信運(yùn)營(yíng)商的NFV，從圖4中可以看到，替換廠家專用硬件板卡的不僅僅是COTS機(jī)（含服務(wù)器和局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備，可能還有磁盤陣列），還有需要采購(gòu)的“Hypervisor+VIM+VNFM+NFVO+廠家云化中間件”；其中Hypervisor是開源免費(fèi)的，但“VIM+VNFM+NFVO+廠家云化中間件”可是需要花錢的，建設(shè)成本會(huì)降低嗎？恐怕未必?？梢?，云計(jì)算并不一定會(huì)節(jié)省投資。

4.2.2 冠狀動(dòng)脈造影質(zhì)量不佳和QFR分析不規(guī)范導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn) QFR評(píng)估受冠狀動(dòng)脈造影采集方法與分析人員分析技術(shù)的影響，采集造影質(zhì)量不佳或分析人員分析不規(guī)范均會(huì)增加QFR評(píng)估出現(xiàn)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。FAVOR Ⅱ China臨床試驗(yàn)研究方案要求應(yīng)對(duì)冠狀動(dòng)脈造影醫(yī)師進(jìn)行造影采集規(guī)范化培訓(xùn)及對(duì)QFR分析人員進(jìn)行QFR分析規(guī)范化培訓(xùn)，臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示上述培訓(xùn)可控制冠狀動(dòng)脈造影質(zhì)量不佳和QFR分析不規(guī)范導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)[16]。

其次，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)真正看重的是云計(jì)算平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)自主研發(fā)的新業(yè)務(wù)應(yīng)用快速推向市場(chǎng)和彈性擴(kuò)容（注：可擴(kuò)容到幾乎無(wú)限大）；適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的自主研發(fā)的新服務(wù)才是收入增加的源泉；而除了具有貝爾實(shí)驗(yàn)室基因的AT&T外，電信運(yùn)營(yíng)商并不具備電信設(shè)備的軟件開發(fā)能力，即使“趕鴨子上架”開發(fā)出了相應(yīng)的VNF軟件，耗費(fèi)的人力物力暫且不說(shuō)，只說(shuō)軟件的功能和穩(wěn)定性以及時(shí)效性和對(duì)硬件資源的占用與具有數(shù)十年乃至百年經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)電信設(shè)備制造商的產(chǎn)品相比也不會(huì)占優(yōu)，那么就只能受廠家的Licence控制了；如果采用先按需使用Licence，年底價(jià)格談判結(jié)算的模式，是否能夠解開這個(gè)死局呢？

NFV還能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商帶來(lái)哪些好處呢？

其一，設(shè)備硬件平臺(tái)和配套設(shè)施的歸一化。各電信設(shè)備供應(yīng)商的專用硬件的尺寸、配電端子、電源線的種類和數(shù)量、散熱方式、功耗等裝機(jī)環(huán)境差些較大。采用有限種類的通用硬件構(gòu)建統(tǒng)一的硬件資源池，更加便于機(jī)房環(huán)境的準(zhǔn)備。

其二，便于擇優(yōu)選擇電信軟件設(shè)備供應(yīng)商，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是基于統(tǒng)一的硬件，更加便于廠家設(shè)備的替換，當(dāng)然，這個(gè)替換不應(yīng)僅以價(jià)格為依據(jù)；其實(shí)，電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的優(yōu)劣，一方面取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)，另一方面廠家設(shè)備的功能和性能也是非常重要的，同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，軟件為王，選擇更優(yōu)的軟件供應(yīng)商，有利于廠家之間的質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)，也有利于電信運(yùn)營(yíng)商打造精品網(wǎng)絡(luò)。

那么，電信運(yùn)營(yíng)商部署NFV和云計(jì)算平臺(tái)還應(yīng)該注意哪些方面的問(wèn)題呢？

（1） “I層”收斂。所謂“I層”就是指“Hypervisor+VIM”廠家，為VNF網(wǎng)元提供IaaS服務(wù)。運(yùn)營(yíng)商自主開發(fā)和維護(hù)I層，或者選定技術(shù)實(shí)例較強(qiáng)的少數(shù)I層廠家簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，使VNF廠家能夠集中精力與盡量少的I層廠家進(jìn)行磨合、適配和調(diào)優(yōu)，從而節(jié)省其人力物力，將更多的精力專注于VNF功能開發(fā)。

（3）加強(qiáng)硬件資源池的設(shè)計(jì)和施工能力。傳統(tǒng)物理網(wǎng)元，通常由廠家負(fù)責(zé)或指導(dǎo)完成機(jī)架內(nèi)部和機(jī)架之間的連接，而設(shè)計(jì)和施工人員更關(guān)注的是廠家設(shè)備與外部系統(tǒng)的連接，例如連接電源、接地、接入IP網(wǎng)絡(luò)等；而NFV相當(dāng)于將傳統(tǒng)設(shè)備拆開來(lái)，由運(yùn)營(yíng)商的設(shè)計(jì)單位和施工人員負(fù)責(zé)所有部件的連接，數(shù)百臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成的資源池需要上千根的連線，一旦連錯(cuò)了一個(gè)端口，差錯(cuò)排障的工作量是極為巨大的。

（4） 加強(qiáng)維護(hù)能力。NFV僅是設(shè)備物理形態(tài)的改變，其原有的網(wǎng)絡(luò)組織路由和局?jǐn)?shù)據(jù)不變，同時(shí)增加了對(duì)資源池硬件本身以及硬件資源池上各個(gè)VNF及VNFC（構(gòu)成一個(gè)VNF的多個(gè)虛擬機(jī)）的維護(hù)和管理。

（5）在各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的解耦，預(yù)留硬件資源以便于軟件容量的擴(kuò)展，盡力解決廠家軟件Licence的瓶頸限制。

（6）電信運(yùn)營(yíng)商的維護(hù)人員在新業(yè)務(wù)開通、日常的網(wǎng)絡(luò)排障中積累了不少的工作經(jīng)驗(yàn)，可以利用云計(jì)算平臺(tái)開放的架構(gòu)自主開發(fā)一些維護(hù)工具，以提高工作效率，當(dāng)然這有些超出了NFV的范疇，屬于私有云的范疇。

（7）有能力的話，可以避開電信軟件設(shè)備提供商的范疇，自主開發(fā)一些互聯(lián)網(wǎng)增值業(yè)務(wù)應(yīng)用，服務(wù)客戶滿意。

（8）原有的電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)仍舊不能放松，NFV僅是網(wǎng)元設(shè)備物理形態(tài)的改變，并沒(méi)有對(duì)2G/3G/4G/IMS等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改變，原先的工作一點(diǎn)沒(méi)少。

4 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算來(lái)勢(shì)兇猛，NFV的腳步越來(lái)越近，雖然NFV脫胎于云計(jì)算平臺(tái)，但互聯(lián)網(wǎng)公司的成功模式并不一定適用于電信運(yùn)營(yíng)商。部分廠家已經(jīng)能夠提供成熟的NFV產(chǎn)品，電信運(yùn)營(yíng)商需要在NFV的實(shí)踐中逐步摸索和積累經(jīng)驗(yàn)，為即將到來(lái)的基于NFV的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。總之，NFV和云計(jì)算對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，衷心地期望電信運(yùn)營(yíng)商能夠利用好NFV，讓NFV為電信運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造更大的價(jià)值。

[1] 呂紅衛(wèi). 運(yùn)營(yíng)商私有云平臺(tái)建設(shè)探究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2016(1).

NFV and cloud computing, the opportunities and challenges of telecom operator

FENG Zheng
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

At first, this paper introduces the technology of cloud computing platform and NFV, then the NFV and cloud computing platform with the Internet company has carried on the comparison and analysis,summed up the differences among them, the last in NFV deployment for telecom operators need to pay attention to the problems are proposed.

NFV; cloud computing; IaaS; virtual network function; physical network function

TP39

A

1008-5599（2017）12-0001-08

2017-11-25

馮征教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司資深專家，中國(guó)移動(dòng)技術(shù)咨詢委員會(huì)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)＜医M成員。長(zhǎng)期從事交換專業(yè)工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)工作，主持編制中國(guó)移動(dòng)2G/3G融合核心網(wǎng)總體建設(shè)方案、中國(guó)移動(dòng)2G/3G/4G融合核心網(wǎng)總體建設(shè)方案、中國(guó)移動(dòng)VoLTE核心網(wǎng)總體建設(shè)方案。獲得住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)1項(xiàng)、銀獎(jiǎng)2項(xiàng)。

工信部組織召開《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用指南》專題研討會(huì)

11月27日，工業(yè)和信息化部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司在北京組織召開《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用指南》專題研討會(huì)。工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司司長(zhǎng)謝少鋒、副司長(zhǎng)安筱鵬以及部分地方工業(yè)和信息化主管部門有關(guān)負(fù)責(zé)人參加會(huì)議。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè)資源匯聚共享的載體，工業(yè)全要素鏈接的樞紐，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。編制《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用指南》是貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè) 發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》、推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用推廣的重要舉措，對(duì)于指導(dǎo)各類企業(yè)建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，構(gòu)建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的制造業(yè)新生態(tài)具有重要意義。與會(huì)專家聽取了關(guān)于《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用指南》編制工作方案的匯報(bào)，并重點(diǎn)圍繞企業(yè)用什么樣的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、如何應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、如何發(fā)揮政策引導(dǎo)作用等問(wèn)題進(jìn)行了深入研討交流。 （來(lái)源：工業(yè)和信息化部官網(wǎng))