淺談關于通信核心網NFV的應用策略

王彩虹

摘要：隨著經濟與科技的不斷發展，網絡功能虛擬化技術應運而生，滿足了人類生產生活對于通訊技術的新要求，網絡功能虛擬化技術即NFV技術的應用，不僅提高了通信效率，更降低了通信成本，為人類生產生活做出重要貢獻。網絡功能虛擬化技術的運用需要一定的條件，要一改傳統通信核心網的機房設備以及內部軟硬件技術，才能夠保證虛擬化技術的順利運行。本文對通信核心網NFV技術的應用策略進行探究。

關鍵詞：虛擬化技術；通信核心網；NFV技術

中圖分類號：TN915.02 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0021-02

隨著科學技術和通訊技術的不斷發展，NFV技術出現了，NFV技術是指網絡功能虛擬化，設備通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術，來承載很多功能的軟件處理，從而實現降低網絡昂貴的設備成本的目的。這一技術可以通過軟硬件解耦及功能進行抽象，使網絡設備功能不再依賴于專用硬件，各種資源可以充分靈活共享，實現新業務的快速開發和部署，并基于實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等，提高工作效率。時代的不斷進步對網絡通訊技術提出了新要求，傳統的通信核心網要同NFV技術結合起來才能不斷創新、不斷進步，滿足社會發展的需求。

1 NFV技術及其應用條件

1.1 NFV技術

NFV技術不同于傳統的核心網專用硬件板卡，它使用的是ATCA架構，ATCA架構是使用專用硬件，每塊專用板卡搭載不同的網元軟件，發揮獨立服務器的功能，實現不同的網元功能。傳統的MSC、MME、HSS等設備就屬于傳統的硬件板卡，使用了NFV架構的核心網則將專用服務器改變為通用的X86服務器，并內置各種應用軟件實現不同的網元功能，不僅如此，網絡虛擬化技術還可以實現網元的資源共享[1]。總的來說，虛擬化網元就相當于傳統網絡中的物理網元，網絡虛擬化技術可以由一個或多個虛擬化網元構成，其中的網元管理功能承擔著一個或多個NFV的網絡管理功能，NFV基礎設備包括硬件、虛擬化層以及虛擬化資源，物理硬件包含計算、存儲、網絡等資源。

1.2 NFV技術的應用條件

NFV技術作為一個新興技術，成為網絡通信的發展方向，NFV技術的順利運行需要一定的條件，首先從本質上來講，NFV技術是通過靈活的資源調度從而尋找最佳資源調度方案，為了實現靈活的資源調度，NFV技術需要采用SDN架構，即采用集中式控制面和分布式承載面的扁平化網絡，以便于更好地進行資源調度。隨著通信技術的不斷發展以及車聯網、AR、VR技術的出現，設備運行對于寬帶速度的要求越來越高，因此出現了低時延、大寬帶業務出現并逐漸普及，相對地，無線網呈現相對集中的趨勢，因此這一網絡新架構的出現為NFV技術的順利運用創造條件。同時NFV技術的運用對于機房環境也提出更高的要求。NFV技術在使用的過程中，往往將傳統的網元分為硬件層、虛擬層、虛擬網元層，因此傳統的由廠商統一提供和維護的軟硬件設備往往不能滿足需要。被拆分的硬件層是指IT通用的硬件設備，包括服務器、存儲器、安全設備，虛擬化網元架構相較于傳統網元架構來說，增加了由虛擬機監控器組成的虛擬層。

2 NFV技術網絡自動部署流程

運用NFV技術不僅能夠降低運行成本，而且能夠提高運行效率，被運營商所喜愛。之所以能夠實現運行的高效率，是由于網元具有快速上線及良好的彈性擴縮容。使用NFV技術能夠將傳統的網元上網時間縮短到1小時，在上網高峰期時，為了保證網元的順利運行，可以對運行中網元進行在線的彈性擴縮容，極大地提高運行效率。

在虛擬機進行網元部署時，首先要對網元自動部署所需的文件包進行上傳和校對，然后開始網元的自動部署。自動部署時，首先NFVO從操作員處接受到實例化的請求，然后NFVO對請求進行驗證，檢驗其是否具備初始化權限。然后NFVO發送請求到VNFM，再由VNFM對實例化請求進行檢驗及處理，包括對VNF的生命周抑限制以及VNFD的解析等。接著VNFM通過資源授權接口向NFVO請求VNF資源的授權。緊接著NFVO對VNFM傳達的參數以及策略進行檢查，對要求所選擇的資源滿足親和性、反親和性以及QOS的要求。NFVO通過資源授權通過內部網絡將各虛擬機相互連接起來，VIM通過南向接口向NFVI請求分配內部互連網絡并將虛擬機通過內部網絡互連，接著VIM向NFVO返回資源分配完成響應[2]。

虛擬機的彈性擴縮容有自動彈性擴縮容和手動彈性擴縮容兩種，自動彈性擴縮容進行自動擴縮，而手動彈性擴縮容則由工作人言進行手動觸發。進行彈性擴縮容的步驟為：首先VNFM收集虛擬網元的性能數據，接著VNFM根據配置的策略決定觸發，并根據基于VNFD的規定通過資源認證，完成資源認證的請求。完成以上步驟之后，NFVO對本次擴容投權結果進行反饋，VNFM會根據NFVO指示的反饋結果向VIM傳遞虛擬機參數。接著VNFM通過VNF配置接口對虛擬化網元進行數據配置，并通過VNF的生命周期變化來確定網管虛報化網元容量及資源的變化。最后，網管及VNFM對網元信息和參數進行更新，如性能測量的定制等等。此時NFVO本次彈性擴容工作已完成。在完成彈性擴容工作之后，NFVO將擴容后的虛擬化網元與VIM及資源他相關聯，完成彈性擴容工作的后續工作。

3 NFV技術在電信網絡中的應用

電信網絡的運行對于可靠性的要求極高，因此NFV技術在電信網絡中的應用需要同其它技術相結合。首先應當采用從EPC/IMS域信令面網元向數據面網元，由數據面網元向媒體面網元的方式進行部署。其次應當采用硬件獨立設置的方式進行軟硬件的解耦，這樣便可以實現硬件資源共享。不僅如此，還可以采用三層全解耦方式進行軟硬件的解耦，以此實現不同廠家不同網元資源的共享，使共享范圍更廣。三層全解耦指的是三個不同的廠商進行虛擬網絡功能層、虛擬資源層、硬件資源層的生產。由于三層全解耦這一解耦方式對技術難度要求較高，所以運營商可以先采用硬件獨立設置的方式進行解耦，并逐漸實現三層全解耦。

4 NFV技術的運用所面臨的挑戰

NFV技術的順利運行需要相應的機房設備支持，但是目前我國的機房設備主要包括數據中心和傳統通信機房兩類，數據中心指的是具有安裝傳輸、核心網等通信設備功能的新型數據中心，不僅具有較低的成本，而且可以以較高的效率完成數據的傳輸和通信。傳統通信機房是為了滿足核心網、業務網、支撐網、傳送網等傳統設備而設立的機房，傳統通信機房相較于數據中心來說數量更多，使用率更高。NFV技術的運用需要建立起電信云機房，國家只有根據NFV技術的發展進程對機房進行相應的改進，才可以實現技術的順利運用。首先NFV應該建立起新型的數據中心，使用新型的多檔單機架，新型空調系統，滿足NFV技術的運行條件。新型的數據傳輸除去傳統的外網連接，還需要建立IP承載網專網、連接網管、計費開通的專網等等。在進行新型電信云機房的過程中，為了滿足NFV技術的下沉需求，需要對中心數據的周邊承載網絡進行提前規劃，一改傳統中心機房與通信機房數量差距過大的弊端，實現數據的下沉需求[3]。

但是核心網虛擬化發展對于運營商來說也具有一定的挑戰性，完成網絡集成工作是一項重要工作。為了完成網絡集成工作，要改變網絡維護模式，以分層維護模式取代網元分類維護模式，講硬件與軟件分類維護。政府還應當加強對于軟硬件專業維護人員的培訓，培訓一批高技能的維護人員。除此之外，在進行NFV技術的運用之前，還應當對專用機房的建設進行改造，對NFV技術多對應的新型的IP網絡計劃、信令采集、網絡安全等內容進行深入研究，保證NFV技術在各方面的順利運行。

5 結語

隨著科學技術和通訊技術的不斷發展，人類生產生活對于通信技術提出了更高的要求，NFV技術應運而生。NFV技術是指網絡功能虛擬化技術，其應用需要一定的條件，NFV技術的運用需要采用SDN架構，并采用相對集中的硬件網以及被拆分為服務器、存儲器、安全設備的硬件層。NFV虛擬機的網絡自動部署流程包括虛擬機的網元部署以及虛擬機的彈性擴縮容部署。在將NFV虛擬化技術運用于電信網絡之中時，應當通過對技術及軟硬件設備的改進逐步實現從硬件獨立設置的方式進行解耦到三層全解耦。NFV技術當前面臨著許多挑戰，首先傳統的數據中心和傳統通信機房無法滿足虛擬化技術的需要，因此需要對機房進行相應的軟硬件改造，還應當改變網絡維護模式，加強對于專業維護人員的培訓，以完成虛擬技術的網絡集成工作。對于NFV虛擬化技術的運用應當結合網絡建設、市場資源需求、網絡布局模式以及機房改造需求進行綜合的配套改造，實現NFV技術的順利發展。

參考文獻

[1]趙河，華一強，郭曉琳.NFV技術的進展和應用場景[J].郵電設計技術，2014，（06）：62-67.

[2]華一強，郭曉琳，楊艷松.NFV及其在IP網中應用的探討[J].郵電設計技術，2015，（02）：11-16.

[3]趙慧玲，解云鵬，史凡.網絡虛擬化及網絡功能虛擬化技術探討[J].中興通訊技術，2014，（03）：8-11.