NFV讓電信網絡更Soft、更Green

本刊記者 | 張鵬

對話中國移動研究院綠色通信研究中心主任 崔春風

事實上，中國移動對于網絡架構的“軟硬件解耦”早有規劃。這一點，無論是從中國移動早期在無線接入網提出的C-RAN，還是針對核心網發布的DSN白皮書中都有所體現。

崔春風中國移動通信研究院綠色通信研究中心主任。北京郵電大學博士畢業，加入中國移動研發中心（研究院前身），主要負責無線網絡新技術研究及國際標準化工作。目前主要研究興趣包括：綠色無線通信新技術，無線網絡功能虛擬化及5G關鍵技術預研等。

傳統電信設備中，異構環境下的網絡資源的調度和配置存在很大難度，同時引發的高復雜度和高成本問題也是越發凸顯，運營商們迫切希望構建全新的網絡架構——以開放取代封閉、以通用替代專有——將原本不同專有網元設備的網絡功能提取出來虛擬化，并運行在統一的通用服務器平臺上。

在去年初，中國移動連同七家海外運營商共同發起了ETSI網絡功能虛擬化行業規范工作組（NFV ISG）。如今，中國移動作為NFV的核心成員，已經廣泛參與到該工作組下各個分項目組的研究工作中。

事實上，NFV并非什么新生技術，早在電信網絡實現軟交換時，NFV的思路就已有所體現。中國移動研究院綠色通信研究中心主任崔春風博士告訴記者：“中國移動早在幾年前就已經在思考能否以通用平臺替代專有設備，這些年不斷地持續研究，在與國外幾家主流運營商的交流中，大家的觀點也是不謀而合。”

那么，業界如何看待NFV的未來發展，NFV究竟存在哪些適宜的應用場景，目前NFV已取得怎樣的成果，本期崔春風博士將為您一一揭曉。

NFV工作組不是定標準而是提需求與架構

Q：NFV ISG由多家運營商共同發起，為何全球范圍內的運營商都將電信網絡的未來聚焦于NFV，NFV對于電信網絡而言究竟具有何種意義？

A：目前的電信網都是運行在軟硬件一體的專用設備上，導致設備采購成本與網絡運維成本都居高不下。通過網絡功能的軟化，將軟硬件解耦，采用通用的硬件平臺，而把不同的網絡功能以軟件的方式運行在統一的硬件平臺上，能夠最大化降低硬件成本及運維成本；結合軟件的虛擬化功能實現資源的高效利用，從而更加綠色和節能；并且能夠更靈活地開放網絡能力，便于更快地引入包括第三方開發者在內創新業務和應用，增加運營商網絡的價值。

Q：中國移動作為國際上僅有的幾家發起成員之一，參與成立NFV標準工作組的初衷是什么，中國移動在其中扮演怎樣的角色？A：在2012年10月，中國移動與其他七家海外運營商（AT&T、英國電信、德國電信、Orange、意大利電信、西班牙電信公司和Verizon）聯合發起成立了網絡功能虛擬化工作組，并聯合撰寫發布了《網絡功能虛擬化白皮書》。需要重點提及的是，NFV工作組并不是像3GPP那樣的標準化組織，其目的在于提出明確的目標和需求、搭建網絡架構，進而完成原型驗證、演示實驗等助推NFV落地的實質性工作。目前，NFV標準組的規劃時間為2年——從2012年10月到2014年底，基本實現該組織機構的健全與完善，同時實現對NFV的概念定義和系統架構的制定，同時理清不同接口的標準化進程。論及NFV的初衷，正如它名稱所表示的，讓網絡功能虛擬化，也就是將原本置于專有網元設備上的網絡功能剝離出來，虛擬化并運行在x86/ARM通用服務器平臺上，從而打破傳統電信網絡“軟硬一體化”格局，NFV工作組最終是希望構建一個基于通用交換、存儲、計算平臺，運行虛擬化網絡功能，實現網絡資源按需分配和自動化配置管理的下一代電信網絡。

NFV與專有設備的差距正在縮短

Q：基于現網情況，實現NFV并不是短期就能做到，運營商應該如何規劃這一過渡階段，哪些網絡環節可以率先成為實現NFV的突破口？

A：個人認為，現階段運營商在對網絡處理能力、實時性需求不那么高的網絡環節中嘗試NFV，然后逐步擴展到所有網元。。

事實上，中國移動對于網絡架構的“軟硬件解耦”早有規劃。這一點，無論是從中國移動早期在無線接入網提出的C-RAN，還是針對核心網發布的DSN白皮書中已有所體現。而NFV工作組的建立，更是讓中國移動與海外運營商就電信下一代網絡發展的趨勢達成了共識，同時使得運營商對NFV的需求更加明確。

通過幾年的研究，中國移動已經小有斬獲。基于通用服務器實現軟件網絡功能的想法，我們聯合廠商成功做出了一個完全基于x86平臺具有物理層加速器的無線基站DEMO，并成功打通了第一個連接EPC的端到端的商用電話。這也證明了，x86服務器+加速器完全可以處理無線網絡信號，已經具備了加載和運行網絡功能的能力。

而在核心網一層，中國移動在其DSN的項目研究中，也成功驗證了基于x86平臺上的虛擬機可以運行核心網控制功能的設想。

Q：基于通用IT平臺虛擬化實現的網絡功能與專用

網絡設備相比，在性能、速率以及功耗方面是否存在一定的差距？

A：當然，在我們不斷對NFV進行原型機測試和驗證的同時，我們也發現了很多問題。畢竟現在而言，基于標準的x86平臺性能還無法與傳統專用電信平臺同日而語，但是我們更加看到，這中的差距正在逐漸縮小。

比如在試驗中，無線載波物理層信號處理對于CPU的占用率過高，導致了通用平臺的整體性價比降低；在不考慮虛擬化技術情況下，通用平臺因其通用性，也導致功耗要明顯高于傳統專用設備。

但是，這些劣勢并非無法解決。我們的做法是，在通用服務器平臺增加硬件加速器，專門處理算法比較固化的以及非常消耗通用CPU處理資源的功能模塊，其余的功能則運行于通用平臺上；還可以采取虛擬化方式將多個服務器或多個CPU的核搭建成資源池的形式，根據業務負荷實現資源的實時開閉和調配，從而降低功耗。

目前，基于C-RAN的通用平臺無線基站能力已經得到初步驗證并將逐漸成熟，未來將進行小規模的試點應用，相信在不久的將來會有廠商推出商用產品。

NFV的突破瓶頸在效率和功耗

Q：相較于園區網、因特網而言，電信網絡最大的特點在于其高標準的電信級可靠性，那么在NFV的過程中，IT的基因將不斷植入電信網絡的底層環節，運營商能否繼續保證其高達5個9的網絡可靠性？

A：保證網絡高可靠性一直是運營商的核心競爭力，在逐漸向NFV過渡和演進的過程中，雖然目標不曾改變，但我們實現的方式方法在不斷做調整。在過去，運營商保證高可靠性的方法是，網絡上每個網絡節點的網元設備都要保證99.999%的連接可靠性，進而實現整個大網絡拓撲下的電信級服務。但現在我們的思路是，將注意力從單點轉向全局，每個節點不再投入昂貴的網絡設備，反而采用相對廉價的服務器等IT設備通過虛擬化、云計算等方式，網絡功能彼此備份，一旦出現問題業務可以遷移至其他設備上，由此也實現了電信網良好的可靠性。

這與谷歌數據中心的建設思路相類似，雖然采購的都是定制化、配置較低的x86服務器，但通過合理的搭建和新技術引入，谷歌數據中心依然維持了很高的安全性能，并且成為全球數據中心節能的典范。中國移動的DSN實現了基于DHT的分布式核心網，也驗證了這個思想。

Q：鑒于中移動在NFV領域的前期探索與研究，您認為目前NFV亟需提高和改善的關鍵點在哪？

A：NFV目前的關鍵突破點在于提升效率和降低功耗。目前，我們雖然通過原型機的方式驗證了“電信網絡通用平臺”的正確性和可行性，但距離真正的商用化和市場化顯然還有一段較長的道路。

畢竟傳統的電信設備經過長久的積累，對于特定網絡節點某一功能已經做到了最大化的適配度和專用化，其效率和能耗都在理想的狀態中。而現在，我們要以一個通用化的平臺去適配各種不同的網絡功能，從原來的“一對一”變成“一對多”，這種革命性的網絡變化在功耗和效率以及實時業務的虛擬化，還存在諸多難度。

目前，我們已經提出了增加硬件加速器的方式，來分擔復雜度較高的功能模塊進而提升效率和降低功耗；并且也做了許多實時虛擬化方面的優化工作。但在未來，還需要運營商和各設備廠商共同努力，推動NFV不斷完善和進步。

畢竟NFV對于電信運營商而言，意義重大，它的實現不僅可以大幅縮減運營商的建網成本，同時x86標準所具備的開放性，也將幫助運營商在未來縮短新業務的開發周期，釋放更多網絡能量，比如在無線接入層，基站不僅僅是處理和傳遞網絡信號，同時也可挖掘其定位、內容推動等方面的能力。