怎樣建設能夠支撐網絡轉型的NFVI

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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內一個無法回避的核心話題。一方面，現有業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）、上層網絡業務（VNF）和管理編配系統（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務創新提供了基本依據。

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。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異、安全可靠的各類網絡業務，由此支撐起整個社會經濟的平穩運行，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務要求？技術創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務的持續演進與創新。

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新，將會成為一個長期持續的過程，甚至可能成為運營商所面臨的新常態。在這一背景下，對NFVI的各類技術需求必將持續不斷地出現。換言之，業務的演進也會驅動著NFVI自身的不斷演進。

因此，NFVI的規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務需求持續匹配的靈活演進？例如，為4G業務建設的NFVI是否能夠平滑演進以滿足5G業務部署的要求？這些問題直接關系到NFVI能否真正支撐網絡轉型戰略目標的落地，也關系到能否避免由于規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務和廠商生態的多元化，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務的質量要求。

能夠承載電信級業務的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的轉發能力是否滿足vEPC、vBRAS等已有業務的商用要求，另一方面也是影響5G、視頻等新類型業務在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務規模下成本的下降，有著明確的商業價值。

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大幅提高轉發性能的思路已經不可持續。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技術，會在NFV領域中長期并存，分別在不同業務場景下發揮重要作用。

就高可靠而言，關鍵在于對系統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、一體化集成的傳統電信設備，走向開放化、分層解耦的NFV系統，業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、系統軟件安全、業務數據安全、系統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系統運維領域中的方方面面，安裝部署、升級補丁、變更擴容、監控告警、故障管理等均是運維團隊不可忽視的實際任務。這也給NFVI的運維系統提出了很高的技術要求。舉例而言，當NFVI計算節點物理主機上的Linux操作系統需要進行升級時，如何實現業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。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中，引入強大的自動化升級流程管理系統，以便能夠以程序化、自動化的方式協調業務遷移和節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務的持續演進，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務的支持訴求，NFVI需要考慮在網絡的邊緣支持大量的、小規模的邊緣站點。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，支撐容器化業務的能力，例如支持敏捷的5G核心網業務。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領域的生態形成，同時考慮廠商端到端解決方案的交付能力。

面對系統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的服務。

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