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引言：虛擬化因能在網(wǎng)絡(luò )上提供大量所需的、多年來(lái)一直缺乏的創(chuàng )新而前景光明。電信運營(yíng)商在試圖維持從傳統用戶(hù)服務(wù)模式中獲得利潤的同時(shí)，面臨著(zhù)不確定的未來(lái)。已部署的服務(wù)不斷受到像Netflix、YouTube或Skype這樣的全新創(chuàng )新OTT應用的挑戰。 運營(yíng)商所遇到的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)的推展模型太過(guò)僵化，簡(jiǎn)直難以調整。運營(yíng)商需要革新其運營(yíng)模式，尤其是在今天他們正與低成本的、靈活的、針對網(wǎng)絡(luò )化應用的軟件開(kāi)發(fā)陣營(yíng)競爭的時(shí)候。 一些世界領(lǐng)先的運營(yíng)商已經(jīng)認識到這一點(diǎn)，他們正期盼著(zhù)虛擬化技術(shù)能讓他們的運營(yíng)變得更加靈活。運營(yíng)商認識到服務(wù)器硬件的虛擬化能夠節省業(yè)務(wù)開(kāi)支，但是凡事都有兩面性。為了變得更加靈活，這需要一些網(wǎng)絡(luò )功能被引入運行在標準硬件上，這些硬件被安裝在類(lèi)似于數據中心的基礎設施中。 虛擬化因能在網(wǎng)絡(luò )上提供大量所需的、多年來(lái)一直缺乏的創(chuàng )新而前景光明（圖1）。認識到這一前景的運營(yíng)商通過(guò)歐洲電信標準化協(xié)會(huì )（ETSI）聚集在一起，他們針對網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV）創(chuàng )建了一個(gè)產(chǎn)業(yè)規范工作組。諸如AT&T、英國電信、德國電信、NTT、Orange和Verizon這樣的運營(yíng)商與學(xué)術(shù)界和解決方案供應商聯(lián)合起來(lái)，以追求理解并落實(shí)“網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化的最佳實(shí)踐”。 圖1：運營(yíng)商正利用虛擬化來(lái)實(shí)現更靈活的網(wǎng)絡(luò )功能（如純軟件服務(wù)鏈）。上圖顯示安全訪(fǎng)問(wèn)被卸載到了云管理平臺的場(chǎng)景。 在很短的時(shí)間內，這一關(guān)注產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作組已經(jīng)組成，他們已經(jīng)影響了各標準化小組線(xiàn)路圖中所制訂的工作事項。就無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)而言，各3GPP工作小組已經(jīng)引入了面向虛擬化的工作內容。這些工作項目在當前至關(guān)重要，它們將成為3GPP對5G的關(guān)注的一部分。而就有線(xiàn)業(yè)務(wù)而言，電信管理論壇（TMF）也將采納許多基于虛擬化的促進(jìn)因素或與技術(shù)相關(guān)的項目合作。 本文下一頁(yè)：NFV的顯著(zhù)優(yōu)勢 正如所有的技術(shù)進(jìn)步一樣，我們仍然有許多需要學(xué)習的地方，尤其是涉及到網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）核心技術(shù)的各個(gè)方面。很多人錯誤地認為兩者是相同的技術(shù)，但是事實(shí)遠非如此。NFV所關(guān)注的是將關(guān)鍵服務(wù)從專(zhuān)有服務(wù)器中分離出來(lái)，并使它們成為虛擬化平臺上的各種功能；SDN則試圖從一種集中的控制功能中簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )配置以及管理。一般認為，SDN和NFV技術(shù)二者之間是相互促進(jìn)的。 NFV被證明是自動(dòng)化和管理的一個(gè)有趣結合。大體上，NFV的目的在于管理計算和網(wǎng)絡(luò )資源，這些資源將促使大量互連以實(shí)現服務(wù)運營(yíng)的虛擬機（VM）能夠和諧運作。NFV將會(huì )在諸如OpenStack這樣的云管理平臺中變得流行。 作為一種開(kāi)源云操作系統，OpenStack廣受運營(yíng)商歡迎，它被用于控制貫穿數據中心的大型計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )資源池。運營(yíng)商使用OpenStack的另一個(gè)原因是它是以類(lèi)似儀表板的方式進(jìn)行控制的，基于Web的接口支持控制和資源提供。 NFV的目標是從集中式網(wǎng)絡(luò )運行中心中使運營(yíng)商能夠從數據中心實(shí)現增值服務(wù)，例如部署或擴展短信服務(wù)（SMS）；或者快速重部署和調整一個(gè)虛擬演進(jìn)分組核心（vEPC）的分組數據網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（PGW），以服務(wù)新增的移動(dòng)數據負載。顯然，其優(yōu)勢是能夠節省時(shí)間并且非常靈活。服務(wù)部署將不再需要由組織中不同部門(mén)的許多人員提供多個(gè)輸入來(lái)完成。 NFV提供了許多顯著(zhù)的優(yōu)勢，尤其是在靈活性、可擴展性以及數據中心計算資源使用等方面。但是，運營(yíng)商需要展示虛擬化技術(shù)如何能夠快速獲取投資回報。對于移動(dòng)運營(yíng)商，一個(gè)這樣的應用場(chǎng)景便是移動(dòng)虛擬網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商（MVNO）的實(shí)現和促進(jìn)。 在目前實(shí)現MVNO的挑戰有多復雜，可以以MVNO的用戶(hù)管理為例快速說(shuō)明。一項MVNO服務(wù)的核心推動(dòng)力是用戶(hù)數據庫及管理。歸屬位置寄存器/歸屬用戶(hù)服務(wù)器（HLR/HSS）的部署以及精確認證策略的保障是取得成功的前提條件�！肮⿷藺”所提供的HLR/HSS采用的是專(zhuān)有硬件。 對于MVNO，需要在專(zhuān)有硬件上采用來(lái)自“供應商B”的第二個(gè)組件，以管理諸如IP多媒體子系統（IMS）等IP多媒體應用的接入。在供應商A和供應商B之間，還有許多特殊硬件單元需要被部署到生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )中。這給現有運營(yíng)商立刻就帶來(lái)了問(wèn)題，因為這需要多個(gè)部門(mén)才能實(shí)現新硬件的部署。顯然，這成為了一種不可擴展的情況，因為它是一個(gè)需要明確規劃的、耗時(shí)數月的項目。 在過(guò)去的幾個(gè)月里，尤其是通過(guò)ETSI NFV的努力，許多供應商使它們的技術(shù)能夠像純軟件一樣實(shí)現交付�，F在，這就意味著(zhù)用戶(hù)管理交付的復雜挑戰可以在基于云的平臺上自動(dòng)完成，同時(shí)需要不同部門(mén)提供的輸入也實(shí)現了最小化。虛擬化正在使穩健的、高度可擴展的服務(wù)成為可能，這些服務(wù)將支持靈活的MVNO推出。 本文下一頁(yè)：運營(yíng)商把眼光投向SDN 顯然，NFV在降低新服務(wù)部署的復雜性上正發(fā)揮著(zhù)非常大的作用，從而獲得更大等級的應用流量�，F在這一挑戰變成了：如何才能最好地控制和管理所有這些新流量？在這種情況下，運營(yíng)商把眼光投向了軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）。SDN幫助定義政策并對所部署的網(wǎng)絡(luò )單元進(jìn)行管理，以支持新的服務(wù)和更多的應用數據流。 面對虛擬化，網(wǎng)絡(luò )通道現在變成了一個(gè)物理實(shí)體和虛擬實(shí)體的混合體。由于通道上融合了許多獨特的供應商，如何實(shí)現一種集中管理策略就形成了進(jìn)一步的挑戰。這項工作并不容易，因為每個(gè)供應商都有自己的一套管理工具，這導致在網(wǎng)絡(luò )運行中心（NOC）出現了多個(gè)管理代理程序。由于在NOC沒(méi)有動(dòng)力去學(xué)習如何使用/管理不斷增加的不同工具，快速添加新供應商的能力變得不切實(shí)際。顯然，克服這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方法就是使管理實(shí)體標準化。 SDN通過(guò)分離網(wǎng)絡(luò )單元的控制與數據平面來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題，從而使業(yè)界能夠針對控制和數據平面之間的通信定義一個(gè)開(kāi)放標準，例如OpenFlow�，F在有了這個(gè)邏輯上的分離，就可以為所有支持OpenFlow的網(wǎng)絡(luò )單元部署集中式SDN控制代理程序。 SDN控制器為在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現此項目標提供了真實(shí)的、激動(dòng)人心的、創(chuàng )新的新方法。它為運營(yíng)商在控制層上提供了將新技術(shù)以應用程序的方式插入的能力。一個(gè)典型的應用案例就是將測試數據即服務(wù)（TDaaS）這一VNF應用部署到網(wǎng)絡(luò )中。TDaaS VNF被精心處理以仿真流向目標服務(wù)的真實(shí)流量，例如，仿真用戶(hù)設備（UE）對支持虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )（VPN）的服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。 在這個(gè)案例中，TDaaS具有一個(gè)北向接口，通過(guò)該接口它可以就每個(gè)和所有質(zhì)量問(wèn)題與SDN控制器應用進(jìn)行通信。在SDN控制器應用中接收的信息迫使SDN控制器實(shí)現一整套動(dòng)作，例如激活一套管理規則以根據網(wǎng)絡(luò )通道中的用戶(hù)應用程序流來(lái)改變/管理網(wǎng)絡(luò )通道。 本質(zhì)上，TDaaS VNF在SDN控制器層充當了一個(gè)網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的實(shí)時(shí)反饋環(huán)。有了反饋的機制，運營(yíng)商現在便可以實(shí)現自我優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )的功能。更重要的是，他們可以有前瞻性地管理網(wǎng)絡(luò )應用流量，以支持更高的應用可用性和質(zhì)量。這對于運營(yíng)商自己支持的應用服務(wù)尤為真實(shí)，它們與OTT應用相競爭。針對MVNO業(yè)務(wù)案例，SDN可在每個(gè)UE每項應用的基礎上對每個(gè)運營(yíng)商數據流進(jìn)行合適的管理。 有趣的是，當網(wǎng)絡(luò )通道上有多家供應商的時(shí)候，同一種統一的控制器更加易于部署，這支持在完整網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )策略設置。集中的自動(dòng)管理使流量負載和服務(wù)質(zhì)量的管理更加有效，網(wǎng)絡(luò )資源的利用率更高。提升利用率不僅有助降低運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )成本，還使其自己能夠實(shí)現自我優(yōu)化和治愈。令人好奇的是，借由集中網(wǎng)絡(luò )管理，可以有效地在網(wǎng)絡(luò )中引入單點(diǎn)故障機制。但是更重要的是，它可以增強網(wǎng)絡(luò )的整體安全，其中各種服務(wù)管理單元可以在網(wǎng)絡(luò )中的不同控制端點(diǎn)之間實(shí)現隔離。 如今，安全性已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò )應用的一個(gè)主要問(wèn)題。因為網(wǎng)絡(luò )單元實(shí)現了虛擬化，這并不代表它能夠抵御攻擊的威脅。然而，它的確意味著(zhù)一位運營(yíng)商的安全專(zhuān)家可以在不產(chǎn)生服務(wù)中斷和損耗的情況下，通過(guò)向新服務(wù)器克隆和擴展可用服務(wù)來(lái)快速處理各種情況。 本文下一頁(yè)：NFV與SDN結合提供創(chuàng )新和靈活性 NFV與SDN結合為網(wǎng)絡(luò )提供了更大的創(chuàng )新和靈活性，但是盡管虛擬化技術(shù)取得了各項進(jìn)展，仍然存在著(zhù)一些抑制因素。顯然，運營(yíng)商多年來(lái)在其網(wǎng)絡(luò )中投入了巨大資金。為了使虛擬化能夠取得成功，必須要將網(wǎng)絡(luò )基礎設施、服務(wù)、管理和運行等集成到現有的運營(yíng)商架構中。此外，無(wú)論服務(wù)和基礎設施如何部署，都必須使用戶(hù)感覺(jué)不到有任何服務(wù)質(zhì)量上的差異。 為此，虛擬化的各項早期采用將很可能是一種物理和虛擬功能的混合方法，這代表了給解決方案供應商帶來(lái)的一種獨特的挑戰。例如，一項基于軟件的網(wǎng)絡(luò )功能必須像它所針對的專(zhuān)用硬件那樣穩健和可靠。諸如服務(wù)保障和基于控制的安全等等其他方面也變得更加復雜，因為基礎設施中物理端口這樣的傳統網(wǎng)絡(luò )接口將不再提供。 由于傳統接口的數量減少，進(jìn)行基本網(wǎng)絡(luò )錯誤查找和調試也變得更加復雜。在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先解決方案供應商也認識到了這個(gè)情況，使大多數供應商正著(zhù)手對核心產(chǎn)品實(shí)現一定程度的虛擬化。對于那些重點(diǎn)專(zhuān)注在硬件上面的供應商，要想轉變到完全基于軟件的解決方案上并不容易甚至根本行不通。供應商了解到它們需要馬上行動(dòng)以保持競爭優(yōu)勢，同時(shí)通過(guò)并購也許是一個(gè)方法。 一個(gè)恰當的案例便是艾法斯（Aeroflex）公司，該公司于2014年2月并購了Shenick網(wǎng)絡(luò )系統公司。Aeroflex解決方案是基于硬件的方案，主要關(guān)注在端到端LTE移動(dòng)射頻網(wǎng)絡(luò )的性能測試；Shenick則通過(guò)虛擬化解決方案為固網(wǎng)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供測試。 為了更好地理解為何這項并購如此重要，我們最好從運營(yíng)商內部所發(fā)生的事情一探究竟——他們展示了許多面向虛擬化的先進(jìn)應用場(chǎng)景。供應商和運營(yíng)商的策略聚焦在網(wǎng)絡(luò )中的訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)和部分核心網(wǎng)絡(luò )功能，即那些需要被擴展從而應對額外用戶(hù)和應用流量的需求。 有兩個(gè)虛擬化項目實(shí)例可供參考。第一個(gè)是虛擬化用戶(hù)端設備（vCPE），運營(yíng)商在此領(lǐng)域希望將單獨設備的計算需求放到集中地點(diǎn)，從而可以在用戶(hù)端安裝更廉價(jià)的設備。顯然，這對用戶(hù)來(lái)說(shuō)也有很多好處，比如集中化管理解決方案可以針對網(wǎng)絡(luò )威脅和欺詐行為提升安全保障等級。 然而，運營(yíng)商希望的是它們能夠更加靈活——他們有能力去部署以用戶(hù)為中心的新服務(wù)，而不需要在已有用戶(hù)端設備上進(jìn)行昂貴的上門(mén)服務(wù)。此外，運營(yíng)商現在有能力為單獨用戶(hù)提供定制化服務(wù)。一個(gè)實(shí)例是，為用戶(hù)定制的購物網(wǎng)絡(luò )入口可以為使用者提供像音樂(lè )、視頻、游戲、圖書(shū)之類(lèi)的特定內容。 第二個(gè)實(shí)例是移動(dòng)運營(yíng)商，它表明運營(yíng)商正在采用虛擬化解決方案。運營(yíng)商正希望將大量的單元虛擬化。其中之一是射頻接入網(wǎng)絡(luò )，其目的是為了將大量的計算功能集中起來(lái)（云射頻接入網(wǎng)絡(luò )，C-RAN）。另一個(gè)所關(guān)注的地方是實(shí)現支持因特網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)關(guān)（vEPC）的虛擬化（圖2）。 圖2：OpenStack使運營(yíng)商能夠將一系列的虛擬網(wǎng)絡(luò )功能部署到私有云。上圖顯示了用于vEPC的一種服務(wù)驗證架構。 隨著(zhù)許多虛擬化項目已經(jīng)被有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商所實(shí)現，可以說(shuō)虛擬化將會(huì )落地生根并使運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )和運營(yíng)發(fā)生革命性的變化。虛擬化首次為運營(yíng)商提供了解決諸如網(wǎng)絡(luò )擴展和增添新網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)等關(guān)鍵問(wèn)題的可行解決方案。更重要的是，它為快速部署服務(wù)提供了新方法，所有這些服務(wù)都能滿(mǎn)足降低資本支出和運營(yíng)成本的限制要求。 |
