通信核心网NFV的部署策略探究论文
摘 要 随着数字化中国的建设，全国统一的互联时代即将来临。流量带宽的加大、流量资费的降低，促使运营商加快网络转型。5G网络的部署离不开NFV技术，NFV云化促进网络转型，而5G核心网演进实现网络转型。NFV技术的运用需要一定的条件，要一改传统通信核心网的机房设备以及内部软硬件技术，才能够保证虚拟化技术的顺利运行。本文对通信核心网NFV技术的部署策略进行探究。
关键词 NFV技术；SDN；解耦；分步推进
NFV通过虚拟化技术，将软硬件解耦，从而能快速地对业务进行部署。在核心网引入NFV技术，是满足通信互联网时期业务和产品极大丰富化的需求，实现业务和新功能快速上线、灵活部署的条件，是促进基础资源动态共享，提高网络运营效率的重大技术策略之一。鉴于NFV云化涉及设备形态、组网、规划建设及运维管理的重大变革，属CT/IT深度融合在专业通信领域内的首次落地实践探索。部分运营商已经开始规模的NFV网络建设，希望借助NFV技术，在软硬件解耦、硬件通用化、资源虚拟化、管理云化的基础上，让电信网络架构更开放敏捷，加快业务上线速度，加速業务创新，同时能提升运维效率降，降低运营成本。
1 NFV技术部署策略
1.1 机房环境要求
NFV技术的顺利运行需要相应的机房设备支持，但是目前我国的机房设备主要包括数据中心和传统通信机房两类，数据中心指的是具有安装传输、核心网等通信设备功能的新型数据中心，不仅具有较低的成本，而且可以以较高的效率完成数据的传输和通信。传统通信机房是为了满足核心网、业务网、支撑网、传送网等传统设备而设立的机房，传统通信机房相较于数据中心来说数量更多，使用率更高。NFV技术的运用需要建立起电信云机房，国家只有根据NFV技术的发展进程对机房进行相应的改进，才可以实现技术的顺利运用。首先NFV应该建立起新型的数据中心，使用新型的多档单机架，新型空调系统，满足NFV技术的运行条件。新型的数据传输除去传统的外网连接，还需要建立IP承载网专网、连接网管、计费开通的专网等。在进行新型电信云机房的过程中，为了满足NFV技术的下沉需求，需要对中心数据的周边承载网络进行提前规划，一改传统中心机房与通信机房数量差距过大的弊端，实现数据的下沉需求。电信云机房要做好容灾备份，具备不同路由的市电和传输。
以数据中心机房为核心，分级部署NFV。数据中心机房整体建设思路是分集团、区域、本地、边缘四级，每级承载不同的业务，满足不同用户的体验诉求。集团级主要承载集约化运营业务，如运营商的公有云业务、集约化IT等。区域级以承载有属地化需求和计算类敏感的业务为主，如政企业务以及省份IT；控制面和信令面网元也可以集中部署在区域级。本地级主要部署转发敏感类网元（时延要求高），用户面网元跟随CDN下沉到地市，满足用户对高清视频等业务的体验诉求。边缘级更进一步，部署对转发极度敏感的网元（时延要求极高），用户面网元跟随CDN下沉到基站位置，满足未来用户业务的极致体验诉求。
1.2 软硬件解耦部署
NFV技术在使用的过程中，将传统的网元分为硬件层、虚拟层、虚拟网元层，因此传统的由厂商统一提供和维护的软硬件设备被替换成不同型号的通用设备。虚拟化网元架构相较于传统网元架构来说，增加了由虚拟机监控器组成的虚拟层。在解耦方面，分为二层解耦与三层解耦，即软硬解耦和软软解耦。运营商普遍采用三层解耦模式，只有分层解耦才能满足NFV开放、开源的要求，形成“应用软件+云操作系统+通用硬件”架构，不仅实现软硬件解耦，更实现了应用软件与运行平台的解耦，构建开放、敏捷的电信网络，实现ICT转型。
NFV开放合作的理念即是分层解耦模式。NFV基于分层解耦后软硬件解耦开放性不同的特性，将集成策略分为单厂家、共享虚拟资源池、硬件独立、三层全解耦等4种方案。分层解耦模式下的各层产品，都可以由不同厂家提供有竞争力的产品，运营商可在每层灵活选择有竞争力的解决方案，有效避免厂商锁定。为保障现网业务稳定，在建设引入NFV技术的初期，虚拟层和主要VNF网元建议同厂家建设，先做二层解耦，从软硬件解耦入手，实现硬件和软件的`分离，在硬件层面实现资源共享。技术成熟稳定后，可以实现三层解耦，即可实现不同厂家不同网元软硬件资源的共享，并达到硬件层、虚拟层、虚拟网元层采用不同厂家，避免对同厂家过度依赖。三层全解耦方式对技术要求较高，运营商可以先采用硬件独立设置的方式进行解耦，逐渐实现三层全解耦。
1.3 SDN组网演进
NFV技术是通过灵活的资源调度从而寻找最佳资源调度方案，为了实现灵活的资源调度，NFV技术需要采用SDN架构，即采用集中式控制面和分布式承载面的扁平化网络，以便于更好地进行资源调度。NFV负责把各种网元进行虚拟化，而SDN负责把传统网络进行虚拟化，并且使网络作为管道变得更加智能。
传统网络业务需求新增或改变，需要在每一层网络设备（路由器、交换机、防火墙）上修改配置，工作量大且繁琐。SDN技术屏蔽了来自底层网络设备（路由器、交换机、防火墙）的差异，无需反复配置每个节点的路由器，网络中设备是自动化连通的，使用时只需定义简单的网络规则即可。路由器自身内置的协议可以变更，通过编程的方式即可对其修改，实现更好的数据交换性能。
2 NFV分步实施策略
2.1 基于网元特性部署
按照“从控制到转发、从核心到边缘、从增量到存量”策略，分步推进网元功能的虚拟化。基于网元特性，综合考虑产品成熟度、部署需求、技术实现难度等问题，建议采用从EPC/IMS域信令面网元（MME）向数据面网元（PCRF），再向媒体面网元（VOLTE SBC、SAEGW）渐进式部署。智能网、彩铃平台等基础通信相关的业务平台，也可逐步部署。
2.2 基于业务领域部署
将围绕物联网专网、固定接入和VoLTE三大应用领域开展技术推进。在物联网专网方面，利用NFV的灵活扩展能力，提供多样的物联网服务。在固定接入方面，利用NFV架构优势，高起点发展固网，推进降本增效。在VoLTE方面，主要是利用NFV快速部署和升级的特点，利用规模性发展VoLTE新网络。
3 NFV在管理上的变革
3.1 规划建设流程的跟进
调整规划建设模式，以适应NFV带来的管理变革。制定分層分级的网络规划建设流程。并且现阶段NFV电信云与私有云的硬件资源池、虚拟化系统、管理系统均独立规划建设。
3.2 运维体系的升级
加快构建分层维护、高效敏捷的运维体系。NFV的维护不再是某个网元，而是一个虚拟层。针对NFV技能维护需求，制定培训计划，提升技能，优化团队结构。
3.3 采购模式的变化
为了保障虚拟网元快捷入网，应研究适应NFV网络建设的新型采购模式，分层级、分业务类型执行采购。
4 NFV运用所面临的挑战
在运维方面，解耦后的处理方式和传统方式差异很大，分成了硬件设备维护、软件设备维护和虚拟化网络资源编排及云管理维护等。运行维护的范围也从以省级为单位向更广范围扩展，虚拟化网络能实现区域级、集团级的统一控制和资源的灵活调度。为了完成网络集成工作，要改变网络维护模式，以分层维护模式取代网元分类维护模式，将硬件与软件分类维护。政府还应当加强对于软硬件专业维护人员的培训，培训一批高技能的维护人员。专用机房的建设，新型的IP网络、信令采集、网络安全等内容均需进行深入研究，保证NFV技术在各方面的顺利运行。
5 结论
迈向5G必经过NFV、SDN、API、大数据、ICN等网络资源建设，第一步推进NFV进度，第二步部署C/U分离网络。目前，电信云和IT云融合的统一资源协同编排能力建设，电信增强特性软件能力建设，新型数据中心组网的云化网络体系架构等方面仍存在诸多挑战，只有产业链中的各方齐心努力，通过实践对其进行完善和推进，NFV、SDN等技术才能在网络转型中起到关键的作用。
参考文献
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