【 導(dǎo)讀 】： NFV是運營商下一代云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是構(gòu)筑未來開放式電信網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。ETSI NFV標準作為NFV的核心框架，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的發(fā)展在不斷的演進之中，是全球運營商實現(xiàn)多廠商、分層解耦的NFV商用系統(tǒng)以及建立開放式NFV生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)?？v觀全球，NFV技術(shù)仍處于相對初級的虛擬化階段，有很多現(xiàn)實的問題需要解決。近兩年國內(nèi)運營商加快了NFV落地試點及商用部署的步伐，2018年可以預(yù)見到更多的規(guī)模化商用部署落地。在大規(guī)模商用部署之前，有必要對NFV的整個發(fā)展歷程、國內(nèi)外運營商整體情況、存在的問題以及后續(xù)發(fā)展思路進行系統(tǒng)性的梳理和反思，以幫助解決商用部署中的問題、指導(dǎo)NFV從虛擬化到云化發(fā)展的突破、建立一個運營商以及IT/CT廠商共贏的良性NFV生態(tài)環(huán)境。

　　NFV發(fā)展歷程

　　

　　NFV是云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

　　縱觀整個通信發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)(參見圖1)，通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變革關(guān)鍵在于新技術(shù)的驅(qū)動。數(shù)字程控交換技術(shù)的發(fā)展使得我們從傳統(tǒng)的模擬電路交換時代進入了通信2.0時代，IP技術(shù)在通信領(lǐng)域的運用，以及4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進，使得我們進入了全IP網(wǎng)絡(luò)的通信3.0時代。而NFV則是我們即將進入的通信4.0 – 云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一(未來我們是否會借助人工智能和機器學(xué)習(xí)進入自組織網(wǎng)絡(luò)的通信5.0時代?)。

　技術(shù)驅(qū)動的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展變革

　　

　　ETSI NFV的產(chǎn)生及發(fā)展

　　2012年10月，借在德國召開的SDN及OpenFlow世界大會之機，13家網(wǎng)絡(luò)運營商聚集在一起，首次發(fā)布了NFV的介紹性白皮書，第一次正式提出了NFV的構(gòu)想。這部白皮書成為指導(dǎo)NFV后續(xù)行動的綱領(lǐng)性文件。

　　2013年初，在ETSI總部-法國的索菲亞·安蒂波利斯召開了ISG NFV(NFV行業(yè)標準工作組)第一次全體大會，這標志著NFV正式成為全球電信產(chǎn)業(yè)關(guān)注、并致力于通過標準化工作快速發(fā)展的領(lǐng)域。截止到目前，ISG NFV會員已達到三百多家(其中包含38家運營商)，是ETSI參與會員最多的工作組。

　　多年以來，電信運營商飽受專屬硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的困擾。提出NFV的初衷旨在利用IT虛擬化技術(shù)來解決這些問題，通過網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，將不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合到工業(yè)標準的大容量服務(wù)器、交換機和存儲設(shè)備上，并能根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)不同位置部署運行。

　　從2012年首部NFV白皮書至今，ETSI在NFV標準化方面做了大量的工作，為NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵的里程碑(參見圖2)包括2013年提出NFV參考框架、2014年的NFV MANO框架等。從2015年開始，ETSI一直致力于在功能、模型、接口及互操作標準方面進行標準化定義及完善。 2017年8月，ETSI SOL工作組發(fā)布了可落地的互操作RESTful協(xié)議接口和TOSCA模型的部分關(guān)鍵成果，成為解決多廠商互操作問題的關(guān)鍵里程碑!

　ETSI ISG NFV標準化關(guān)鍵里程碑

　　圖3展示了ISG NFV標準化工作的主要內(nèi)容。自2013年起，ETSI基本上每隔兩年發(fā)布一次NFV標準成果版本(Release)。各版本相關(guān)的主要工作內(nèi)容如下：

  　ETSI ISG NFV標準化工作主要內(nèi)容

　　- 版本1 (2013-2014)：重點研究 NFV 的概念及可行性。主要工作包括：提供基線研究和規(guī)范、定義NFV 體系結(jié)構(gòu)(基礎(chǔ)設(shè)施NFVI、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能VNF、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)NS、NFV管理及編排MANO)等

　　- 版本 2 (2015-2017)：重點研究 NFV解決方案的互操作性。主要工作包括：功能需求、架構(gòu)、參考點的詳細要求和定義、基于 NFV 體系結(jié)構(gòu)的互操作性標準定義( 包括VNF 包、 VNF / NS 描述符、信息模型/數(shù)據(jù)模型、接口及協(xié)議規(guī)范等)

　　- 版本3 (2016-2018)：重點研究針對NFV投入運作(商用化)如何豐富NFV架構(gòu)框架和功能特性。主要完善的功能特性包括：計費管理、軟件許可管理、策略管理、多站點編排部署、DevOps及云原生支持等。同時版本3還進一步完善了與接口和描述符相關(guān)的新需求和規(guī)范。

　　蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)

　　當今的互聯(lián)網(wǎng)時代是一個協(xié)作的時代。協(xié)作能夠使得各參與方更快、更可承受、更有效地推進技術(shù)的進步。NFV作為電信網(wǎng)絡(luò)從全IP網(wǎng)絡(luò)到云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，得到了產(chǎn)業(yè)界的熱烈響應(yīng)。鑒于在NFV領(lǐng)域有很多關(guān)鍵問題和技術(shù)需要解決，因此各方協(xié)作成為廣泛的共識。

　　以ETSI的NFV參考框架為核心，從標準化組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟到開源社區(qū)，從科研機構(gòu)、廠商到運營商，相關(guān)各方在需求、驗證、研究、規(guī)范、實現(xiàn)、部署等多個維度展開協(xié)同工作，有力地推動了NFV技術(shù)的進步和成熟，形成了蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)。圖4展示了NFV產(chǎn)業(yè)的主要相關(guān)參與方(標準化和開源角度比較著名的有TM Forum的ZOOM、MEF的LSO、ONAP以及OPNFV等)。

  蓬勃發(fā)展的NFV 產(chǎn)業(yè)

　　　不斷演進中的NFV框架

　　NFV是IT虛擬化及云計算技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，這里的應(yīng)用不是簡單的、一成不變的應(yīng)用，而是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，將最新的虛擬化、云計算理念和技術(shù)持續(xù)不斷運用到NFV理論和技術(shù)框架的過程。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，NFV框架在不斷豐富和完善之中。例如，早期的虛擬化技術(shù)是基于Hypervisor、以VM為主的技術(shù)。2013年，隨著Docker的正式開源，基于容器的虛擬化技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主流的部署方式。

　　鑒于容器化技術(shù)的迅速發(fā)展和其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，ETSI標準化組織也對將其納入NFV框架進行了重點研究。例如，《 NFV-EVE 004 ：關(guān)于在NFV框架中運用不同虛擬化技術(shù)的報告》中，明確提出了NFV框架包括對Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持，如圖5所示：

  　NFV框架對Hypervisor 與容器等虛擬化技術(shù)的支持

　　除了容器技術(shù)之外，隨著微服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，將龐大的單體應(yīng)用拆分為由不同微服務(wù)組件組合而成的云原生應(yīng)用，可以在基礎(chǔ)設(shè)施可靠性相對較低的情況下實現(xiàn)應(yīng)用及業(yè)務(wù)的高可靠性，并能根據(jù)業(yè)務(wù)量大小按需動態(tài)實現(xiàn)水平容量擴展，在IT及互聯(lián)網(wǎng)界逐漸成為主流的應(yīng)用設(shè)計模式。

　　云原生應(yīng)用設(shè)計模式在NFV框架中也得到了體現(xiàn)。例如：在ETSI 版本3的《NFV –EVE 011：云原生VNF實現(xiàn)分類描述》規(guī)范中，描述了云原生VNF需要滿足的各類非功能性需求以及在設(shè)計實現(xiàn)上的考慮。其中，關(guān)鍵的云原生非功能性需求包括：可恢復(fù)性(Resiliency)、彈性(Scaling)、可組合性、位置無關(guān)性、狀態(tài)管理、能力開放、零接觸管理和負載均衡等。與此相關(guān)，版本3目前也在研究如何針對云原生及PaaS需求對NFV架構(gòu)進行增強等。相關(guān)的進展參見NFV-IFA 029報告。

　　隨著對NFV認識的進一步加深，人們逐漸意識到，NFV的本質(zhì)不是簡單的軟硬件分離(Separation of software from hardware)，而是功能與容量的分離(Separation of functionality from capacity)。這一點與Google等互聯(lián)網(wǎng)云計算公司近1-2年提出的Cloud 3.0架構(gòu)- 無服務(wù)器計算(Serverless compute)和FaaS(Function as a Service)模式等在本質(zhì)認識上越來越接近。隨著云計算領(lǐng)域更多新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，NFV必將不斷擴展其內(nèi)涵。

　　　NFV發(fā)展的四個階段

　　NFV并非是一個單一的解決方案，NFV的發(fā)展是一個不斷演進的分階段過程。它的每一個階段都代表了不同的技術(shù)創(chuàng)新，都是向著更快地交付應(yīng)用和業(yè)務(wù)、驅(qū)動更多的創(chuàng)新方向發(fā)展。當然，隨著技術(shù)的成熟，運營商在部署NFV的時候，也可以跨越不同的階段。

　　基于業(yè)界共識，目前可以將NFV的發(fā)展分為以下四個階段(參見圖6)：

　NFV發(fā)展的四個階段

　　1. 解耦階段：網(wǎng)絡(luò)功能與底層硬件的分離，從CT廠商專屬、封閉的解決方案中解放出來，以軟件形式部署在標準化硬件平臺之上和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以提升部署靈活性，同時降低成本和管理復(fù)雜性。

　　2. 虛擬化階段：網(wǎng)絡(luò)功能部署在基于Hypervisor的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施資源之上。可以有效地提高資源利用率/密度，并可以通過編排器實現(xiàn)簡單的管理能力，如擴縮容等。

　　3. 云化階段：基于統(tǒng)一控制和編排的電信云化環(huán)境及云原生VNF能力，能更好地實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的資源共享和彈性部署。同時能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量模式及客戶需求變化，以自動化的方式動態(tài)地響應(yīng)并創(chuàng)建/變更業(yè)務(wù)。新的業(yè)務(wù)可以采用DevOps模式開發(fā)并以敏捷彈性的方式部署。

　　4. 分解重構(gòu)階段：對網(wǎng)絡(luò)功進行分解重構(gòu)，以更科學(xué)、更靈活的基本構(gòu)件塊形式存在。運營商可以利用這些更細粒度的子功能，像拼接樂高積木一樣，更快地動態(tài)拼接出全新的業(yè)務(wù)。為提高客戶體驗，部分子功能組件可以智能化地推送到客戶側(cè)或者網(wǎng)絡(luò)邊緣，一些更為通用的子功能組件可以下沉到云化基礎(chǔ)設(shè)施層，以PaaS能力部署。

　　從技術(shù)角度看，這四個階段基本上都不存在難以逾越的障礙。從國內(nèi)外運營商的PoC及現(xiàn)網(wǎng)部署所采用的技術(shù)角度看，目前全球NFV發(fā)展整體上處于虛擬化階段，尚未進入到云化階段。

　　有一種觀點認為NFV已經(jīng)過時了，因為它只是實現(xiàn)了虛擬化，未來將是NFC (Network Functions Cloudification)- 網(wǎng)絡(luò)功能云化的時代。對這個觀點，我覺得值得商榷。從上文分析可以看出，云化只是NFV走向發(fā)展成熟的一個中間階段，現(xiàn)有以ETSI為核心的NFV標準體系在其持續(xù)的演進和完善的過程中，已經(jīng)覆蓋到了云化階段的需求，從整個NFV產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展角度，完全沒有必要推倒重來、為吸引眼球另起爐灶鼓吹一個全新的概念和體系。

　　全球運營商NFV整體情況

　　2017年，從整體上講，全球主流運營商在NFV商用部署上大多采取相對穩(wěn)健的做法，大規(guī)模的NFV商用化部署尚未開始。

　　主要的虛擬化商用部署集中在以下幾個方面：

　　- 核心網(wǎng)，主要包括vEPC、vIMS、vPCRF等

　　- 邊緣及匯聚網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如vBNG/vBRAS、vSBC、vCDN等

　　- 面向客戶的創(chuàng)新業(yè)務(wù)，如vCPE、 SD-WAN、Live-TV(瑞士電信)等

　　盡管多數(shù)運營商希望網(wǎng)絡(luò)盡快演進到NFV/SDN，但許多電信運營商發(fā)現(xiàn)，NFV的實施過程比他們最初以為的更為困難，有些進展甚至比預(yù)期的更慢。縱觀全球，NFV技術(shù)仍處于相對初級的階段，有許多問題有待解決。

　　主要的問題包括：

　　- NFV技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性還有待驗證;

　　- 虛擬化及傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共存給網(wǎng)絡(luò)運維帶來的挑戰(zhàn);

　　- 多廠商環(huán)境使得廠商和運營商的網(wǎng)絡(luò)虛擬化更加復(fù)雜，廠商定位和解決網(wǎng)絡(luò)問題的責(zé)任范圍方面存在不確定性，NFV集成部署和管理能力成為關(guān)鍵;

　　- 互操作性相比預(yù)期面臨著更大的挑戰(zhàn)，因為標準缺乏成熟度，現(xiàn)有的 ETSI規(guī)范(不含2017年8月份新發(fā)布的SOL規(guī)范)不足以實現(xiàn)多廠商之間無二義性的對接，測試也由于缺乏完整的規(guī)范實現(xiàn)而受到阻礙;

　　- 運營商不僅希望擺脫私有功能和專用硬件，還希望能夠動態(tài)擴展這些網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)云規(guī)模的靈活性和效率。但目前大部分VNF只是從舊的平臺移植到虛擬機中運行，并非基于云原生設(shè)計，不能帶來真正的云效益;

　　- 從垂直煙囪到水平職能的轉(zhuǎn)換造成各部門缺乏問責(zé)制和責(zé)任，許多企業(yè)缺乏明確的框架來定義這些概念，造成職責(zé)模糊。

　　經(jīng)過這一兩年的實踐摸索，運營商針對解決上述問題已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗。在2018年，預(yù)期將有更多NFV規(guī)模化商用部署，除了虛擬化部署之外，運營商在今年也會進一步探索對NFV進行云化商用部署。

　　典型海外運營商NFV發(fā)展思路

　　部分運營商從NFV發(fā)展之初就開始著手考慮基于NFV的整體戰(zhàn)略和思路，在NFV發(fā)展過程中，根據(jù)自身的實際情況，主導(dǎo)制定了相對明確的頂層設(shè)計思路、技術(shù)架構(gòu)與商用路線，并通過與廠商、開源軟件/開源硬件社區(qū)的廣泛合作等方式，扎實地推進了NFV的落地和商用化部署。這些運營商為我們提供了在NFV實踐方面很好的參考，典型的如AT&T和SKT等。

　　　AT&T

　　在NFV/SDN等創(chuàng)新技術(shù)的驅(qū)動下，AT&T率先于2013年提出了Domain 2.0(D2)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。AT&T的D2計劃聚焦于運用云技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)來提供服務(wù)，以降低基礎(chǔ)建設(shè)與運營費用，顯著提升運營的自動化能力。通過D2戰(zhàn)略，AT&T計劃在2020年網(wǎng)絡(luò)虛擬化達到75%，并最終轉(zhuǎn)型為一家軟件公司。截止到2017年底，AT&T宣稱其網(wǎng)絡(luò)虛擬化程度已經(jīng)達到55%。

　　為支持其向軟件公司轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略，AT&T在NFV實踐中一直堅持以開源軟件為主的自主研發(fā)戰(zhàn)略。其Domian 2.0計劃包含4大支柱，如圖7所示：

 　AT&T NFV戰(zhàn)略Domain 2.0的4大支柱

　　1. ECOMP/ONAP：在實現(xiàn)AT&T D2的主要目標方面，ECOMP具有關(guān)鍵作用。通過ECOMP可以快速地部署新業(yè)務(wù)(由AT&T或第三方創(chuàng)建)，創(chuàng)建云消費者業(yè)務(wù)和企業(yè)級業(yè)務(wù)的新型生態(tài)系統(tǒng)，提升運營效率，增強網(wǎng)絡(luò)為客戶提供的價值。ECOMP是AT&T基于開源軟件的自主研發(fā)平臺，已在AT&T內(nèi)部使用了2年多的時間，并于2017年2月與Open-O合并為著名的開源ONAP社區(qū)。AT&T致力于通過ECOMP/OANP的開源，將其打造為運營商下一代網(wǎng)絡(luò)管理及編排的核心與事實標準，成為未來網(wǎng)絡(luò)的Android系統(tǒng)。目前，已經(jīng)有多家運營商，如Orange和Bell Canada等正在部署ECOMP/ONAP并進行業(yè)務(wù)測試。

　　2. AIC：AT&T集成云(AT&T Integrated Cloud)是AT&T網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，是其創(chuàng)建可以運行多種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的云化基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵。AT&T基于開源社區(qū)的OpenStack版本，自主研發(fā)了ORM等資源集中管控機制，采用DevOps方式開發(fā)和部署AIC。目前，AT&T已經(jīng)在全球部署了接近100個AIC節(jié)點。在2018年推出的AIC下一個版本中，將支持基于Kubernetes的容器云，以更好地實現(xiàn)云原生VNF的部署。

　　3. VNF需求及指南：這些文檔定義了VNF在電信云環(huán)境下的通用需求、對云原生VNF在設(shè)計層面、彈性、安全性以及DevOps支持上的要求以及與ECOMP進行交互實現(xiàn)自動化管理的相關(guān)要求。AT&T旨在通過這一系列關(guān)鍵文檔的定義，支撐不同廠商的VNF在AIC云環(huán)境和ECOMP管理平臺的無縫集成，更好地打造多廠商開放式的生態(tài)環(huán)境。

　　4. D2 ICE：VNF孵化與認證環(huán)境(Incubation & Certification Environment)。ICE提供了一組流程和自動化工具，使得VNF廠商可以基于VNF需求及指南，在ECOMP及AIC架構(gòu)下實現(xiàn)VNF的快速孵化、驗證，自動化完成VNF上架(Onboarding)的整個過程。2016年，AT&T通過D2 ICE對238個不同的VNF進行了驗證(實際認證通過了132個)。隨著工具的不斷完善，單個VNF的驗證時間也在逐漸遞減。AT&T計劃未來在1天之內(nèi)完成單個VNF的集成驗證工作。另外，AT&T還計劃在不久的將來，在ICE平臺內(nèi)集成ECOMP API，從而使得VNF供應(yīng)商、云提供商和其他第三方可以在ECOMP平臺和AIC參考架構(gòu)下以DevOps方式快速集成解決方案。D2 ICE于2017年5月已經(jīng)在ONAP社區(qū)開源，用于實現(xiàn)VNF廠家在ONAP環(huán)境下的快速集成驗證。

　　在NFV業(yè)務(wù)創(chuàng)新方面，AT&T重點打造的是其隨選網(wǎng)絡(luò)品牌 – Flexware。Flexware通過在客戶側(cè)部署定制化x86終端，為客戶提供vRouter、 vSec以及vWAN等多種網(wǎng)絡(luò)特性。用戶可以通過自助服務(wù)界面對其業(yè)務(wù)進行控制。Flexware采用DevOps方式開發(fā)及部署業(yè)務(wù)，并通過對用戶行為的大數(shù)據(jù)分析，完善用戶故事點，實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的后續(xù)迭代。Flexware vCPE解決方案目前支持在全球200多個國家進行vCPE部署，2018年一季度將支持SD-WAN能力，并能通過應(yīng)用層策略驅(qū)動實現(xiàn)智能邊緣能力，實現(xiàn)從物理到虛擬到智能化的業(yè)務(wù)能力演進。

　　近期，AT&T還在以下兩個NFV相關(guān)領(lǐng)域發(fā)布了創(chuàng)新成果：

　　1. 發(fā)布了開源AI平臺 – Acumos。基于該平臺，軟件廠家可以方便地編輯、集成、打包及部署不同的AI微服務(wù)，并基于這些微服務(wù)快速開發(fā)上線AI應(yīng)用。這些AI應(yīng)用可以幫助更好地對NFV網(wǎng)絡(luò)進行智能化管理。

　　2. 提出了開源白盒硬件的戰(zhàn)略構(gòu)想。AT&T致力于通過該戰(zhàn)略，將傳統(tǒng)封閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)元解構(gòu)，除芯片層保留專屬接口之外，建立芯片抽象層、架構(gòu)層及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層的開放式標準，形成新興生態(tài)系統(tǒng)。開源白盒硬件解構(gòu)的具體思路如圖8所示：

AT&T 提出開源白盒硬件解構(gòu)新思路

　　SKT

　　作為 NFV及5G網(wǎng)絡(luò)的先驅(qū)者之一，SKT希望基于NFV/SDN重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)“平臺服務(wù)提供商”戰(zhàn)略，重點打造生活方式增強平臺、先進媒體平臺及IoT業(yè)務(wù)平臺等，建立開放式的生態(tài)系統(tǒng)。為滿足平臺型業(yè)務(wù)戰(zhàn)略發(fā)展要求，SKT于2016年7月首次提出基于NFV/SDN的ATSCALE頂層設(shè)計框架，作為其未來電信基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新方向和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目標(如圖9所示)。

  　SKT NFV/SDN頂層技術(shù)架構(gòu) – ATSCALE

　　ATSCALE采用按技術(shù)域劃分的不同項目群方式進行驗證及實施，目前包含SDRAN、vCore、uCTN、Unified-O以及NG-OSS等5大技術(shù)領(lǐng)域共16個項目。

　　在NFV商用方面，SKT從2015年開始就實現(xiàn)了vEPC及vIMS網(wǎng)絡(luò)的商用部署，在2017年新上線EPC網(wǎng)元的80%都是vEPC方式(同時計劃從2019年開始，100%全面部署vEPC產(chǎn)品)。另外，SKT于2017年7月上線了基于自研的商用T-MANO產(chǎn)品，用于對其部署的NFV網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理。SKT計劃在未來發(fā)布T-MANO的API接口，以更好地支持VNF廠商在T-MANO環(huán)境下的開發(fā)集成。

　　國內(nèi)運營商NFV發(fā)展情況

　　國內(nèi)三大運營商都高度重視NFV發(fā)展，均分別規(guī)劃了面向NFV的頂層戰(zhàn)略思路，如中國移動的NovoNet2020愿景、中國聯(lián)通的CUBE-Net戰(zhàn)略以及中國電信的CTNet2025網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)白皮書。在此基礎(chǔ)上，各運營商分別制定了階段性工作重點，同時一直積極參與相關(guān)國際組織工作、推進標準和開源成熟，促進NFV產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，主動迎接網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型和演進。

　　這其中最有代表性的是中國移動。

　　中國移動

　　在推進 NFV 技術(shù)成熟的過程中，中國移動從整體上部署了兩條工作主線。一個是面向商用的 NFV 現(xiàn)網(wǎng)試點，另一個是面向未來網(wǎng)絡(luò)目標架構(gòu)的 NovoNet試驗網(wǎng)。一方通過 NFV現(xiàn)網(wǎng)試點，有序推動 NFV 商用的落地;另一方面利用NovoNet試驗網(wǎng)，進行新技術(shù)的實驗和驗證，驗證未來網(wǎng)絡(luò)的目標架構(gòu)(如三層解耦的技術(shù)要求、ONAP 的自主開發(fā)等等)。這兩條工作線相輔相成，交替前行。

　　· NovoNet試驗網(wǎng)

　　NovoNet試驗網(wǎng)工作有三個主要目的：第一是重構(gòu)電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，即利用電信集成云TIC基于云化構(gòu)建整個電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施;第二是重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的新功能，面向5G利用微服務(wù)以及SBA架構(gòu)重新設(shè)計未來網(wǎng)絡(luò)功能(即前文NFV發(fā)展的第4階段-分解重構(gòu));第三個目的是以O(shè)NAP為核心組件，重構(gòu)下一代網(wǎng)絡(luò)的OSS系統(tǒng)。

　　整個NovoNet試驗網(wǎng)工作分為三個階段。2017年，中國移動在北京、上海、浙江和廣東四個省啟動了NovoNet試驗網(wǎng)一階段工作，主要目的是和廠商聯(lián)合主導(dǎo)進行面向多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一資源池TIC集成部署以及三層解耦下的部分業(yè)務(wù)場景(vEPC、vCPE以及E-BoD等業(yè)務(wù))測試。為了深入研究TIC的關(guān)鍵能力和技術(shù)，中國移動在一階段幾乎對所有主流 IT 廠家的虛擬層進行了摸底測試，并且實現(xiàn)了這些 IT廠商虛擬層與 CT 廠家網(wǎng)元的功能層對接測試。

　　目前一階段工作已經(jīng)基本完成。即將啟動的NovoNet二階段試點工作，將重點開展以O(shè)NAP為主的跨廠商TIC平臺系統(tǒng)集成與協(xié)同編排，同時新增vCDN、vBRAS等業(yè)務(wù)場景。

　　· 現(xiàn)網(wǎng)試點測試

　　針對NFV商用部署，中國移動很早就進行了相關(guān)規(guī)劃和準備工作。從2015年10月份核心網(wǎng)NFV云化試點正式開始，到2017年11月試點結(jié)束為止，中國移動組織九個廠商在六省市進行了三個階段的外場試點測試工作。這三個階段的試點測試工作各有側(cè)重：第一階段以驗證NFV關(guān)鍵能力為主;第二階段全面聚焦軟硬解耦的技術(shù)架構(gòu)、細化虛擬層的功能、性能和可靠性要求、細化 MANO 的流程接口的要求;第三階段則是針對NB-IoT、VoLTE以及短信中心等業(yè)務(wù)，進行NFV端到端的業(yè)務(wù)能力驗證。

　　為配合外場試點測試工作，中國移動組織總部、研究院、計劃院等單位，聯(lián)合相關(guān)廠家成立了硬件、虛擬層、VNF、MANO以及組網(wǎng)規(guī)劃等五大NFV專題工作組，針對NFV商用相關(guān)的100多個關(guān)鍵基礎(chǔ)問題進行了聯(lián)合攻關(guān)，制定并完善了一系列技術(shù)規(guī)范和測試規(guī)范，為實驗室及外場試點測試奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　在現(xiàn)網(wǎng)試點過程中，由于NFV相關(guān)國際組織標準化工作進展緩慢，中國移動依托ETSI標準，同時根據(jù)未來商用要求，大膽地進行了功能上的完善，形成了一系列自主創(chuàng)新成果，例如：

　　- 自主完善設(shè)計了MANO等關(guān)鍵功能的數(shù)據(jù)模型和相關(guān)接口的RESTful協(xié)議，以實現(xiàn)多廠家之間的互操作

　　- 擴展了NFVO能力，通過將FCAPS能力與NFVO能力整合，形成NFVO+，以更好地滿足商用網(wǎng)絡(luò)的運維要求

　　- 在VIM功能之外，增加了PIM功能，以實現(xiàn)對硬件資源的統(tǒng)一管理，更好地滿足商用網(wǎng)絡(luò)的要求

　　- 提出了VNF與PNF混合組網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)劃，以更加穩(wěn)妥地方式推進商用落地

　　集成商是基于多廠商環(huán)境下的NFV網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵角色之一。中國移動歷時兩年多、三個階段的外場測試工作的集成商角色不僅包括傳統(tǒng)的CT廠商，也包括了HPE公司等IT 廠商。在這個過程中，相關(guān)廠商也積累了豐富的集成經(jīng)驗。

　　· 小業(yè)務(wù)平臺網(wǎng)元試商用

　　2017年底，中國移動浙江公司成功地實現(xiàn)了小業(yè)務(wù)平臺網(wǎng)元(包括IMS固網(wǎng)彩鈴業(yè)務(wù)、一機雙號業(yè)務(wù)等系統(tǒng))的三層解耦試商用部署，以積累NFV商用的網(wǎng)絡(luò)運行經(jīng)驗和人員培養(yǎng)儲備，并為后續(xù)核心網(wǎng)網(wǎng)元的商用化部署做準備。

　　中國聯(lián)通

　　中國聯(lián)通在NFV發(fā)展早期就積極跟蹤并開展了一系列前期研究，包括在2014-15年與HPE、中興通訊合作完成ETSI PoC #27 項目-基于vEPC和vIMS的VoLTE業(yè)務(wù)。最近兩年，重點推進了NFV相關(guān)的落地工作，并率先完成了國內(nèi)NFV首例集采招標工作，具體包括：

　　- 以服務(wù)企業(yè)客戶為聚焦點，構(gòu)建基于NFV/SDN的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)布了面向企業(yè)的隨選網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品

　　- 成立了中國的CORD的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，重構(gòu)數(shù)據(jù)中心，推進電信云的基礎(chǔ)設(shè)施和邊緣云的建設(shè)

　　- 以固網(wǎng)城域網(wǎng)vBRAS，移動核心網(wǎng)元vEPC、vIMS功能虛擬化為切入點，開展網(wǎng)絡(luò)云化的試點和試商用工作

　　- 2017年重點開展了vEPC分層解耦試點測試工作?；跍y試成果，2017年8月啟動了基于NFV的云化NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)核心專網(wǎng)分組網(wǎng)設(shè)備集采。這是全國首例NFV集采項目，本次集采中明確了由虛擬化層廠商負責(zé)NFV商用的系統(tǒng)集成工作

　　中國電信

　　中國電信在CTNet2025目標架構(gòu)和轉(zhuǎn)型3.0戰(zhàn)略指導(dǎo)下，制定了在近期(2016-2019年)選擇部分代表性網(wǎng)元和系統(tǒng)引入NFV的策略。

　　圍繞部分網(wǎng)元引入NFV的網(wǎng)絡(luò)云化工作策略，近兩年中國電信做了多方面的工作，包括：

　　- 結(jié)合VoLTE的需求，部署了全球最大規(guī)模的兩層解耦vIMS網(wǎng)絡(luò)

　　- 面向城域網(wǎng)內(nèi)大并發(fā)、小流量的場景，開展了vBRAS試點和試商用，完成了vBRAS三層解耦及面向vBRAS統(tǒng)一編排管理的NFV全解耦測試

　　- 由集團統(tǒng)一規(guī)劃，中國電信廣州研究院組織實施了vIMS 多廠商三層解耦暨NFVI技術(shù)測試?；诔跗跍y試結(jié)果，中國電信于2017年9月發(fā)布了NFV基礎(chǔ)設(shè)施層及MANO系統(tǒng)企業(yè)標準，并明確了今后NFV建設(shè)要遵循三層解耦、統(tǒng)一云管系統(tǒng)等原則要求。

　　相比其他國內(nèi)運營商，中國電信最早明確了通過統(tǒng)一NFVI層標準建立三層解耦、避免NFV軟煙囪，CT云與IT云采用統(tǒng)一的云管系統(tǒng)等重要原則，這對建立多廠商、開放的NFV生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要。

　　存在的問題及后續(xù)發(fā)展思路

　　相比海外運營商而言，國內(nèi)運營商整體NFV商用進程并不快。國內(nèi)三大運營商通過近兩三年的PoC、試驗網(wǎng)、現(xiàn)網(wǎng)試點以及試商用等一系列工作，已經(jīng)基本掌握了NFV虛擬化階段的核心技術(shù)和能力，2018年可以預(yù)見到更多的規(guī)?；逃貌渴鹇涞?。然而從多廠商互操作、VNF云化能力、端到端自動化水平等角度考慮，還存在著一些明顯的問題和不足，尚不能像樂高積木那樣實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和業(yè)務(wù)的無縫拼接組裝。

　　這些問題是NFV從虛擬化階段邁向云化階段必然面臨的，后續(xù)需要進一步推進從虛擬化到云化能力的突破來解決。下文針對幾個主要問題進行討論，并嘗試提出后續(xù)發(fā)展思路。

　　多廠商間的互操作

　　NFV開放式生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展所面臨的最大挑戰(zhàn)是如何實現(xiàn)互操作性。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，ETSI一直致力于在關(guān)鍵接口規(guī)范定義方面取得實質(zhì)性的進展，這些規(guī)范是確保不同實現(xiàn)之間互操作性必不可少的。

　　如圖10所示，互操作性需求的關(guān)鍵在于基于ETSI 定義的功能需求及模型驅(qū)動設(shè)計思路，實現(xiàn)接口的標準化及模型的標準化(VNFD、NSD、VNF包等)。

  實現(xiàn)NFV多廠商之間互操作的關(guān)鍵

　　ETSI NFV規(guī)范定義分為三個成熟度階段(參見圖11)。2015年到2017年上半年，ETSI NFV發(fā)布的規(guī)范還主要集中在Stage 2層面，尚不能直接指導(dǎo)多廠商之間的互操作。直到2017年8月，SOL工作組發(fā)布了Stage 3階段的部分關(guān)鍵成果，成為解決多廠商互操作問題的關(guān)鍵里程碑!

  　ETSI NFV規(guī)范的三個階段

　　ETSI SOL工作組針對NFV互操作層面主要發(fā)布和待發(fā)布的規(guī)范文檔如圖12所示。

　ETSI NFV Stage 3階段支持互操作的關(guān)鍵標準規(guī)范

　　由于ETSI NFV在前一段時間的標準化工作進展緩慢，國內(nèi)運營商在最近2年的現(xiàn)網(wǎng)試點過程中，基本上都是依托ETSI在Stage 2階段的標準，自主完善設(shè)計了MANO等關(guān)鍵功能的數(shù)據(jù)模型和相關(guān)接口的RESTful協(xié)議，以實現(xiàn)多廠家之間的互操作。這和多數(shù)海外運營商的做法類似，是標準滯后于實踐導(dǎo)致的折中辦法。

　　對比國內(nèi)三大運營商的MANO規(guī)范和最新的SOL Stage 3規(guī)范，我們可以看到存在著不少的問題，例如：

　　- 模型驅(qū)動的核心是模型本身的開放。受部分廠商影響，國內(nèi)運營商規(guī)范目前基本不支持NFVO對VNFD模型的直接解析，而是變相增加了一個查詢VNFD的接口。這有違模型驅(qū)動思想的本質(zhì)，不利于未來基于樂高積木方式實現(xiàn)VNF快速驗證與部署

　　- 從ETSI設(shè)計角度，授權(quán)接口本質(zhì)上是對VNF生命周期管理操作的授權(quán)(例如：刪除VNF的操作需要NFVO確認該VNF是否被某個實例化的NS所使用，沒有被使用的情況下才有可能授權(quán)允許刪除)，而目前國內(nèi)運營商規(guī)范中僅僅是對虛擬資源的申請進行授權(quán)。單純從資源角度考慮授權(quán)有違于ETSI設(shè)計初衷，會帶來很多潛在問題

　　- ETSI規(guī)范定義了完善的擴縮容機制設(shè)計，包括Deployment Flavour、Scale Aspect, Instantiation Level等信息元素，同時支持Scale to Level以及Scale兩個層面的操作，目前國內(nèi)運營商規(guī)范完全沒有體現(xiàn)出這種細粒度和精準的擴縮容設(shè)計思路，無法支持VNF云原生能力

　　- 國內(nèi)運營商規(guī)范中，針對各類Notification的訂閱通知接口不符合互聯(lián)網(wǎng)程序設(shè)計管理，也不符合ETSI規(guī)范的設(shè)計思路

　　在NFV實踐過程中，運營商最重要和基本的目標之一是實現(xiàn)將開放式生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的不同組件快速組裝在一起的互操作性能力。而在開放的環(huán)境中，實現(xiàn)互操作首先必須基于對ETSI定義的功能規(guī)范、模型驅(qū)動思路以及接口和模型規(guī)范的全面和完整的理解，而不是簡化和曲解。

　　ETSI部分關(guān)鍵互操作標準在2017年8月份已經(jīng)發(fā)布，后續(xù)如VNFD的TOSCA模型也即將在2018年初發(fā)布，這為解決開放式生態(tài)環(huán)境奠定了重要的基石。何時、以什么方式將現(xiàn)有運營商MANO規(guī)范過渡到標準的ETSI Stage 3規(guī)范，以徹底解決互操作這一基本問題，是國內(nèi)各運營商在NFV后續(xù)發(fā)展過程中需要重點考慮和規(guī)劃的。

　　VNF云化就緒能力

　　從這兩三年國內(nèi)運營商的NFV實踐中可以發(fā)現(xiàn)，VNF的云化就緒能力一直沒有得到系統(tǒng)性的研究和測試，而這正是NFV從虛擬化階段到云化能力階段突破的關(guān)鍵。

　　目前國內(nèi)各大運營商在NFV實驗室測試及現(xiàn)網(wǎng)試點過程中，并沒有采用有效的手段了解廠商VNF是否按云化或者云原生進行設(shè)計與實現(xiàn)(更不用談在這方面進行規(guī)范和約束)，例如：

　　- VNFC的設(shè)計是否合理?是否每個VNFC能提供單一能力并且相互獨立(如：是否將依賴特定加速能力的功能組件設(shè)計為獨立的VNFC)?

　　- VNFC組件在部署時是否存在單點故障?

　　- 關(guān)鍵組件的冗余備份模式是什么?多個并行處理組件之間的負載均衡是如何實現(xiàn)的?如何檢測到組件故障并完成自動恢復(fù)?如果不能自動恢復(fù)，如何通知MANO介入?

　　- 微服務(wù)能力：VNF是否基于微服務(wù)架構(gòu)進行設(shè)計?每個VNFC是否可以獨立部署、配置、升級以及監(jiān)控?

　　- 部署及擴縮容機制：能否支持多種部署規(guī)格以滿足不同的業(yè)務(wù)場景?能否針對與特定業(yè)務(wù)流量能力相關(guān)的一組VNFC進行獨立擴縮容?是否可以按不同的等級和粒度對不同的VNFC組進行擴縮容?

　　- 狀態(tài)管理：VNFC是否盡可能采用無狀態(tài)方式設(shè)計和實現(xiàn)?針對有狀態(tài)的VNFC，是否實現(xiàn)了邏輯與狀態(tài)的分離，對狀態(tài)是如何進行持久化的?

　　上述VNF云化就緒能力是否具備，將極大地影響VNF的可靠性、水平彈性擴展能力以及自動化管理能力，而這對基于VNF部署的業(yè)務(wù)運行至關(guān)重要。

　　云模式有別于傳統(tǒng)企業(yè)計算模式的一個非常重要之處就在于假設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施是不牢靠的、無法提供足夠的可靠性，需要從應(yīng)用層角度，采用云化設(shè)計思路，確保應(yīng)用具備高可用性能力。這樣的應(yīng)用可以部署在任何不可靠的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中，同時確保業(yè)務(wù)的高度可靠運行。領(lǐng)先的運營商很早就在考慮這方面的工作，例如：上文提到，AT&T在Domain 2.0中，專門針對VNF的云化就緒等制定了一系列要求及指南，另外，ETSI在其規(guī)范EVE 011也專門定義了云原生VNF從實現(xiàn)角度需要考慮的一系列非功能性要求。

　　建議國內(nèi)運營商在虛擬化階段目標基本實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，盡快展開VNF云化就緒能力的規(guī)范性及測試工作。

　　自動化能力水平

　　從商用部署及業(yè)務(wù)創(chuàng)新角度看，僅僅具備虛擬化能力的NFV無法完全滿足業(yè)務(wù)運維的自動化需求以及新業(yè)務(wù)快速上線的要求，需要在云化階段重點打造和提升自動化能力水平。

　　自動化能力水平的提升涉及到多個方面，例如：

　　- 針對不同廠商的VNF(基于上文提到的VNF云化就緒要求和互操作規(guī)范)，建立統(tǒng)一的VNF認證與測試平臺(類似于AT&T的ICE環(huán)境)，可以極大地提高VNF驗證和測試的自動化水平，縮短認證時間，加速新業(yè)務(wù)網(wǎng)元的規(guī)范引入。將來還可以進一步考慮將該平臺與運營商下一代OSS的DevOps平臺打通，實現(xiàn)VNF廠家與運營商之間跨域的CI/CD流水線，這對多廠商NFV生態(tài)環(huán)境的建設(shè)有重要的促進作用。

　　- 端到端業(yè)務(wù)管理自動化能力的提升。ETSI規(guī)范以及國內(nèi)針對NFVO+的實踐中，即使是增加了對虛擬網(wǎng)元的FCAPS管理能力，也并未包含對VNF的業(yè)務(wù)配置以及業(yè)務(wù)管理控制能力。從自動化業(yè)務(wù)運維角度考慮，存在一定的缺陷。圖13展示了一種可行的思路，即通過業(yè)務(wù)編排與NFV編排及EMS同時對接，通過綜合網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)相關(guān)的語義信息和虛擬化NFV環(huán)境的語義信息，對業(yè)務(wù)進行端到端的自動化編排和運維。

通過業(yè)務(wù)編排實現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)管理自動化

　　目前幾乎所有NFV相關(guān)的開源項目，如ONAP、OSM都在NFV架構(gòu)基礎(chǔ)上擴展了業(yè)務(wù)編排層，相關(guān)的標準化組織如：TM Forum ZOOM以及MEF LSO也都在進行這方面的研究。國內(nèi)運營商在后期實踐中可以借鑒這方面的成果。

　　小結(jié)

　　NFV是下一代云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)手段，ETSI制定的NFV核心框架及相關(guān)模型/接口是蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)的基石。隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算領(lǐng)域更多新技術(shù)的發(fā)展，NFV框架也在不斷豐富和完善之中。從國內(nèi)外運營商的PoC及現(xiàn)網(wǎng)部署情況綜合起來看， NFV技術(shù)尚處于相對初級的階段，有許多問題有待解決。目前全球NFV發(fā)展整體上處于虛擬化階段之間，尚未進入到云化階段。

　　國內(nèi)三大運營商通過近兩三年的PoC、試驗網(wǎng)、現(xiàn)網(wǎng)試點以及試商用等一系列工作，已經(jīng)基本掌握了NFV虛擬化階段的核心技術(shù)和能力，2018年可以預(yù)見到更多的規(guī)?；逃貌渴鹇涞?。然而從互操作、VNF云化就緒、自動化水平等角度考慮，還存在著一些明顯的問題和不足，需要進一步推進NFV從虛擬化到云化能力的突破。

　　NFV不僅是一項技術(shù)，更是不斷涌現(xiàn)的IT創(chuàng)新技術(shù)和能力在通信行業(yè)源源不斷應(yīng)用的過程。NFV在發(fā)展過程中更加需要IT廠商的開源思想、創(chuàng)新思路和開放心態(tài)。

　　在NFV從虛擬化到云化砥礪前行的過程中，進一步加強運營商主導(dǎo)能力，優(yōu)化NFV生態(tài)建設(shè)，營造一個IT與CT共同參與的良性NFV環(huán)境具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

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