核心網(wǎng)虛擬化NFV技術(shù)在虛擬運(yùn)營MVNO應(yīng)用探討

【摘 要】隨著移動轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)全面開放腳步的迫近，怎樣加強(qiáng)轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)的創(chuàng)新以及虛擬運(yùn)營商如何借力發(fā)展等話題也成為討論的熱點。結(jié)合國外先進(jìn)經(jīng)驗以及最新移動通信標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，探討了移動最新技術(shù)NFV如何幫助虛擬運(yùn)營商更好地在未來市場創(chuàng)新、快速推出新業(yè)務(wù)、擴(kuò)大市場份額、提供市場競爭力，最終達(dá)到移動運(yùn)營和最終用戶的互惠互利等方面，并提供了新技術(shù)如何在MVNO場景下應(yīng)用的思路分析。

【關(guān)鍵詞】移動虛擬運(yùn)營 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 新技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）09-0009-04

1 引言

自2013年移動通信轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)試點方案發(fā)布以來，民資主導(dǎo)的轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)順利起步并迅速發(fā)展，在與基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者的競合中給通信產(chǎn)業(yè)注入了新的活力。而時至今日，隨著移動轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)全面開放腳步的迫近，怎樣加強(qiáng)轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)的創(chuàng)新以及虛擬運(yùn)營商如何借力發(fā)展等話題也成為討論的熱點。

現(xiàn)在社會是服務(wù)型社會、創(chuàng)新性社會。移動虛擬運(yùn)營商如果僅僅依靠傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)租賃，顯然無法快速自主地引入新業(yè)務(wù)，為客戶帶來價值。因此虛擬運(yùn)營商自建移動核心網(wǎng)，逐步從Wholesaler轉(zhuǎn)型成Full MVNO（Mobile Virtual Network Operator，移動虛擬運(yùn)營），完全自主控制自己的核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺，并基于該平臺靈活快速引入差異化業(yè)務(wù)，這是成功的關(guān)鍵。

Full MVNO運(yùn)營商在建網(wǎng)初期就需要正視并認(rèn)真思考如何提高網(wǎng)絡(luò)管理靈活性和設(shè)備的利用率，并降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。目前移動核心網(wǎng)基于傳統(tǒng)專有硬件為主導(dǎo)的設(shè)備產(chǎn)品架構(gòu)和基于預(yù)研規(guī)劃的建設(shè)模式已經(jīng)難以適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)時代高速業(yè)務(wù)發(fā)展的要求，需要利用新技術(shù)來支撐新的業(yè)務(wù)模式對網(wǎng)絡(luò)資源定制化的需求，快速推動新業(yè)務(wù)應(yīng)用于市場。

信息通信技術(shù)快速融合的行業(yè)背景下，電信網(wǎng)絡(luò)將借助于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，推動網(wǎng)絡(luò)向基于云化、開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，降低運(yùn)營商OPEX/CAPEX支出，同時更重要的是通過靈活快速的部署定制化業(yè)務(wù)，為用戶帶來更佳的業(yè)務(wù)使用體驗，為運(yùn)營商帶來新的利潤增長契機(jī)。

2 我國虛擬運(yùn)營現(xiàn)狀分析

截至2015年底，我國虛擬運(yùn)營用戶數(shù)已超過2000萬。自2013年底前首批企業(yè)獲取虛擬運(yùn)營牌照以來，共有42家企業(yè)獲得虛擬運(yùn)營試點牌照。自2014年3月底第一個虛擬運(yùn)營商以170號段面向市場公開推廣手機(jī)用戶以來，目前已有39家虛擬運(yùn)營商正式放號，其中7家企業(yè)用戶數(shù)超過百萬用戶，市場占有率最大的虛擬運(yùn)營商用戶規(guī)模已經(jīng)超過400萬。

移動通信轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)兩年的試點期已經(jīng)落幕，虛擬運(yùn)營商這一新角色也歷經(jīng)了第一輪的市場洗禮，移動轉(zhuǎn)售用戶規(guī)模突破兩千萬。作為民資進(jìn)入電信業(yè)的重要一環(huán)，在工信部眼中，這份兩年答卷“基本達(dá)到預(yù)期”。但這離虛商們的目標(biāo)還太遠(yuǎn)，2016年虛商們將何去何從？

日前，工信部向三大電信運(yùn)營商及全體虛擬運(yùn)營試點企業(yè)發(fā)布了關(guān)于移動通信轉(zhuǎn)售業(yè)務(wù)批發(fā)價格調(diào)整的指導(dǎo)意見，希望通過調(diào)整移動業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)售批發(fā)價格來扶持虛擬運(yùn)營商的良好發(fā)展，進(jìn)一步提升移動市場競爭力，提高業(yè)界良性發(fā)展。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，該指導(dǎo)意見對一直困擾虛擬運(yùn)營商的批零倒掛會有一定改善，但無法徹底扭轉(zhuǎn)虛擬運(yùn)營商的虧損局面。與三大運(yùn)營商相比，虛擬運(yùn)營商在用戶數(shù)量、服務(wù)直流、品牌影響力等方面都存在巨大差距。

42家虛擬運(yùn)營商內(nèi)部的表現(xiàn)也相差很大，樂語通訊和巴士在線業(yè)務(wù)發(fā)展受到很大挫折，連連科技也遇到經(jīng)營問題不得不收縮調(diào)整業(yè)務(wù)。總體來看，虛擬運(yùn)營商用戶雖然增速很快，但基數(shù)太少，還難以形成大的氣候來影響主流市場。虛商在快速成長的過程中經(jīng)歷著“成長的煩惱”，大家在集體燒錢，如何尋找健康的盈利模式成為共同痛點。

技術(shù)方面分析，導(dǎo)致虛擬運(yùn)營商虧損的最重要原因是品牌影響力不夠，難以推出吸引市場用戶的拳頭產(chǎn)品或套餐。與三大運(yùn)營商相比，虛擬運(yùn)營商知名度太小，這也就影響到了消費(fèi)者對品牌的信任度。而移動通信說到底是聯(lián)系人網(wǎng)絡(luò)，或者說熟人網(wǎng)絡(luò)，如果周邊的生活圈內(nèi)很少有人使用170號段號碼，網(wǎng)間通話資費(fèi)等問題會進(jìn)一步禁錮新用戶號段的發(fā)展。目前虛擬運(yùn)營商雖然已經(jīng)超過了2000萬用戶，但真正的用戶忠誠度和粘度還有待提高。

所以目前來看，虛擬運(yùn)營商需要進(jìn)一步探索差異化產(chǎn)品和盈利模式，在細(xì)分市場里贏得用戶，而這可能還需要持續(xù)的時間累計。按國外經(jīng)驗，持續(xù)投入3～5年才能實現(xiàn)穩(wěn)定盈利。另一方面除了開源，節(jié)流也很重要，而降低網(wǎng)絡(luò)TCO就是最大的節(jié)流途徑。需要通過虛擬化特有技術(shù)特性，降低網(wǎng)絡(luò)部署和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維總體投入成本，通過開源節(jié)流來盡快提升虛擬運(yùn)營商的市場盈利水平。

3 核心網(wǎng)虛擬化架構(gòu)介紹

3.1 核心網(wǎng)虛擬化架構(gòu)背景

近幾十年來，移動通信技術(shù)發(fā)展演進(jìn)迅速。為了承載不斷提升的用戶需求，運(yùn)營商也在持續(xù)不斷的對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級變革。移動通信市場從之前的2G、3G網(wǎng)絡(luò)，到目前全面進(jìn)入了高移動速率的4G LTE網(wǎng)絡(luò)時代。核心網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)的核心控制層，存在著多種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、協(xié)議和設(shè)備，使得核心網(wǎng)中網(wǎng)元設(shè)備數(shù)量較多、種類多樣。同時，互聯(lián)網(wǎng)OTT業(yè)務(wù)對移動運(yùn)營商也帶來了極大的挑戰(zhàn)。電信運(yùn)營商為了避免成為管道，都在加速管道智能化和能力開放化，核心網(wǎng)也必須適應(yīng)這種變革。但是，傳統(tǒng)核心網(wǎng)的架構(gòu)、技術(shù)和建設(shè)模式使得核心網(wǎng)在適應(yīng)這種變革的時候顯得有些力不從心，主要原因可以歸納為以下三個方面：

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化：通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)從最初誕生就非常注重標(biāo)準(zhǔn)，甚至由標(biāo)準(zhǔn)推動行業(yè)發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)漫長的標(biāo)準(zhǔn)化周期，使得新舊技術(shù)的共存周期較長。

設(shè)備專用化：出于網(wǎng)絡(luò)功能和性能方面考慮，通信設(shè)備通常使用專有架構(gòu)，一種網(wǎng)絡(luò)功能對應(yīng)一個設(shè)備形態(tài)。因此造成無論實現(xiàn)何種業(yè)務(wù)，無論起始用戶多少，都需要在初期根據(jù)預(yù)估的規(guī)模進(jìn)行投資。

能力封閉化：傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)使應(yīng)用無法根據(jù)需求的差異性來最優(yōu)配置網(wǎng)絡(luò)資源，不能保證網(wǎng)絡(luò)資源的最大化利用。

虛擬化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施資源的靈活共享，對于提升資源利用率和業(yè)務(wù)部署效率、降低運(yùn)維成本等方面均有較大好處。

移動核心網(wǎng)引入虛擬化，帶來如下好處：

（1）資源靈活調(diào)度

基于虛擬化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)資源靈活調(diào)度。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在不同的虛擬機(jī)可實現(xiàn)多版本部署，支持不同的用戶、應(yīng)用共享網(wǎng)絡(luò)資源。能夠很好的解決資源無法統(tǒng)一調(diào)度的問題，可以有效降低設(shè)備投資成本。

（2）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模快速靈活調(diào)整

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)軟硬件平臺可以通過軟件的自動快速安裝和縮擴(kuò)容來快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變化，取代新的硬件部署，提升集成效率。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的靈活快速動態(tài)調(diào)整。

（3）有效降低運(yùn)營商采購和運(yùn)營成本

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)引入通用商業(yè)服務(wù)器替代傳統(tǒng)的封閉時專有電信設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)造價、設(shè)備功耗等方面可改善投入較高的局面。硬件和軟件平臺分離使網(wǎng)絡(luò)能力部署可在統(tǒng)一的硬件平臺上通過不同的專有應(yīng)用軟件模塊實現(xiàn)，降低成本。

（4）快速引入新業(yè)務(wù)

移動基礎(chǔ)運(yùn)營商的電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需要把能力開放給第三方，通過開發(fā)的架構(gòu)實現(xiàn)新業(yè)務(wù)的開發(fā)，創(chuàng)造新的利潤增長點。通過核心網(wǎng)引入虛擬化NFV（Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)虛擬化）概念，可以簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，集中部署控制邏輯網(wǎng)元，便于向第三方開放網(wǎng)絡(luò)能力。

3.2 核心網(wǎng)虛擬化標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)

為了更快地推動網(wǎng)絡(luò)虛擬化理念和產(chǎn)品實現(xiàn)，2012年10月13家運(yùn)營商在ETSI組織下正式成立網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化工作組（ETSI ISG NFV），致力于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化的需求定義和系統(tǒng)架構(gòu)制定。ETSI NFV工作組的主要目標(biāo)是使各網(wǎng)元在開放的IT平臺上實現(xiàn)功能集虛擬化，以更低的成本、更靈活的運(yùn)營應(yīng)對移動互聯(lián)網(wǎng)時代靈活多變的業(yè)務(wù)動態(tài)需求，并擺脫對廠家專有硬件系統(tǒng)和封閉軟件平臺的依賴，致力于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬系統(tǒng)框架定義與設(shè)計，同時對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究并提供相關(guān)的差距分析。

由于網(wǎng)絡(luò)虛擬化NFV技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)電信封閉平臺的思想，引入靈活彈性部署資源管理等理念，因此，ETSI NFV提出了全新通用的NFV架構(gòu)，如圖1所示：

NFV技術(shù)主要由3個域構(gòu)成：NFVI（NFV Infrastruc-

ture，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施）、VNF（Virtualized

Network Function，虛擬網(wǎng)絡(luò)功能）和MANO（Manage-

ment and Orchestration，NFV管理與編排）。

（1）VNF是網(wǎng)元功能的軟件實現(xiàn)，運(yùn)行于NFVI之上，通過一個個VM（Virtual Machine，虛擬機(jī)）實現(xiàn)傳統(tǒng)移動網(wǎng)元邏輯實現(xiàn)。

（2）NFVI包括虛擬計算、虛擬存儲、虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過虛擬化層對計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件資源與其相應(yīng)的虛擬化資源的調(diào)度，支持VNF的資源調(diào)用，比如COTS服務(wù)器、通用交換機(jī)等。

（3）NFV MANO在NFV框架中集中了所有虛擬化相關(guān)的管理編排功能，實現(xiàn)對NFVI和VNF的管理以及對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)編排。支持虛擬化的物理和軟件資源和虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能VNF生命周期管理。

NFV概念架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化在不同場景下的實現(xiàn)和應(yīng)用提供了理論參考，虛擬化功能模塊和虛擬化模塊間胡同的接口標(biāo)準(zhǔn)也圍繞概念架構(gòu)進(jìn)行了一系列的標(biāo)準(zhǔn)制定。

4 典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析

4G時代，MVNO虛擬運(yùn)營商除了提供有差異化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之外，還提供高清4G+語音以及更多的增值業(yè)務(wù)，這也是虛擬運(yùn)營商提高自身盈利水平的一條出路。圖2為基于核心網(wǎng)虛擬化NFV技術(shù)推薦的虛擬運(yùn)營商MVNO網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

目前業(yè)界COTS硬件服務(wù)器比較成熟，包括IT廠家比如HP、Dell、IBM，以及電信設(shè)備提供商中興、華為、愛立信、CISCO等都可以提供高性能高集成通用硬件服務(wù)器。虛擬化軟件方面也比較成熟，包括收費(fèi)較高但功能成熟的VMWare、免費(fèi)開放的OpenStack以及基于OpenStack之上各家自己擴(kuò)展的虛擬化軟件，比如Redhat、HP等。各大設(shè)備提供商和主流移動通訊全球大T運(yùn)營商也做過很多集成化對接測試研究，包括中國移動、中國聯(lián)通、中國電信、沃達(dá)豐集團(tuán)Vodafone、意大利電信集團(tuán)TI、西班牙電信集團(tuán)Telefonica、德電集團(tuán)DT等。在2015/2016年連續(xù)兩年巴塞展上，移動核心網(wǎng)虛擬化都是作為熱門技術(shù)話題，被各家參展企業(yè)進(jìn)行主題展示，技術(shù)成熟度已經(jīng)接近市場商用要求。

虛擬運(yùn)營商把自建的Full MVNO核心網(wǎng)、增值業(yè)務(wù)VAS平臺、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維計費(fèi)BOSS平臺統(tǒng)一到同一個硬件平臺下，大大節(jié)省初期網(wǎng)絡(luò)投資及后期網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

最關(guān)鍵的是NFV架構(gòu)提供開放的第三方應(yīng)用服務(wù)器AS，可以很方便快速地引入新業(yè)務(wù)，提高虛擬運(yùn)營商的市場競爭力。通過標(biāo)準(zhǔn)接口和開放架構(gòu)，可以快速引入第三方業(yè)務(wù)，比如移動支付、智慧城市、智能家庭、大數(shù)據(jù)分析、廣告定投、智能導(dǎo)航、國際商務(wù)套餐等，提升虛擬運(yùn)營商的業(yè)務(wù)服務(wù)能力，增加業(yè)務(wù)吸引力，在未來虛擬化市場中扭虧為盈，抓住機(jī)遇，開創(chuàng)新局面。

5 結(jié)束語

在移動互聯(lián)時代，國家通過政策層面給虛擬運(yùn)營商提供了生存機(jī)會。但在實際市場運(yùn)作過程中，虛擬運(yùn)營商需要緊跟最新技術(shù)，挖掘新技術(shù)新應(yīng)用，勇于創(chuàng)新，通過新技術(shù)的便利快速拓寬市場機(jī)會。基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化云化的NFV技術(shù)目前已經(jīng)在全球大T運(yùn)營商，比如德國沃達(dá)豐、德電、美國AT&T、英國BT、西班牙Telefonica、意大利意電、奧地利奧電、法國法電等發(fā)達(dá)國家和市場的電信運(yùn)營商中完成了信息收集和理論可行性分析階段、實驗室概念驗證階段、測試局點功能驗證階段，目前已經(jīng)聚焦在商用設(shè)備選型或者商用設(shè)備建設(shè)階段，而網(wǎng)絡(luò)虛擬化用于MVNO也是運(yùn)營商重點關(guān)注點之一。國內(nèi)中國移動、中國聯(lián)通、中國電信以及相關(guān)研究院也在進(jìn)行虛擬化技術(shù)概念驗證測試階段，中國移動甚至在陜西移動推出了基于虛擬化的4G語音VoLTE商用，所以基于虛擬化技術(shù)的MVNO虛擬運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以說技術(shù)上已經(jīng)成熟，各方面包括基礎(chǔ)移動運(yùn)營商、虛擬運(yùn)營商討論清楚網(wǎng)絡(luò)建設(shè)責(zé)任主題后，盡快推出商用落地方案，對我國虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營方面會有很大的現(xiàn)實意義。而這些需要各方的通力合作和持續(xù)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余水工. 我國虛擬運(yùn)營商現(xiàn)狀及發(fā)展模式淺析[EB/OL]. （2016-02-26）. http：//www.qianzhan.com/analyst/detail/329/160226-c7b3fe32.html.

[2] 苗杰，高功應(yīng). 移動核心網(wǎng)虛擬化演進(jìn)趨勢探討[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2014（5）： 5-8.

[3] 孫彪. 移動虛擬運(yùn)營模式詳解[J]. 通信世界， 2013（4）： 40-41.

[4] 方琰崴，孫彪. 移動虛擬運(yùn)營的模式、發(fā)展策略和關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 信息通信技術(shù)， 2013（4）： 26-32.

[5] 張茂鵬. 核心網(wǎng)虛擬化管理解決方案[J]. 通信世界， 2014（24）： 31.

[6] 薛淼，朱斌，符剛. 移動核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化研究與探討[A]. 2013年中國通信學(xué)會信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會年會論文集[C]. 2013.

[7] 熊微，房秉毅，張云勇，等. 面向云化的核心網(wǎng)架構(gòu)研究[J]. 電信科學(xué)， 2014（11）： 33-37.

[8] ETSI GS NFV 001. Network Functions Virtualisation （NFV）； Use Cases[Z]. 2012.

[9] ETSI GS NFV 002. Network Functions Virtualisation （NFV）； Architectural Framework[Z]. 2012.

[10] ETSI GS NFV 003. Network Functions Virtualisation （NFV）； Terminology for Main Concepts in NFV[Z]. 2012.