NFV

NFV概述 可靠性与效率 获益

网络功能虚拟化 (NFV)帮助运营商降低设备和运维成本,功耗,以及减少新业务和功能的上线时间。

从各方看来,NFV都将显着改变网络互联的局面。它正在将整个业界的网络转型引领到一个虚拟化、基于云的方式,其具备下述特性:

NFV 的软件驱动方式使得运营商能够对更多的运维实施自动化。还能够简化运维流程,例如容量规划。

NFV相关各方已在欧洲电信标准委员会内成立了一个标准组织。它给出了一个通用的NFV架构模型,该模型包括架构层(包含计算和网络资源),以及一个管理和编排层。这两个组件组成了虚拟化网络功能得以运行的NFV平台。

可靠性与效率


运营商无法接受由于云化数据中心或整个地区丧失服务能力导致的网络功能失效。虚拟化网络功能(VNFs)必须满足与传统网络功能同样严格的时延需求。这就需要:

  • 提供五个9的可靠性
  • 提供与电信网络同样的服务质量和安全等级

传统上,网络功能基于定制化的、针对电信需求的硬件来提供。该硬件提供可靠性和较长的MTBF以使得运营商获得可接受的可用性等级。

NFV使用高性价比的商业服务器和硬件组件或许不那么可靠。因此可用性最好是从系统级来衡量,在该系统中,许多协同的组件与NFV平台共同工作。

NFV让运营商的运维效率提升到了新的层次。

NFV基于软件的方式提供了更高等级的自动化。日常的运维流程可被编程并执行,而仅需或完全不用人工介入(零接触)。这将流程的间隔从以月和年记减少到以天和周记。此外,运维人员能够从远端部署、安装或修复网元,而无需离开办公室。

运营商或应用开发商应该在NFV平台中寻求什么?它需要具备:

  • 完全发挥虚拟化的优势(图1)
  • 提供管理和编排层,包括一个VNF的全生命周期管理能力,这将简化并加速VNF的部署和管理
  • 提供一个NFV架构,该架构包含由计算和存储资源组成的云节点,以及一个可为NFV应用快速提供虚拟化网络架构SDN的框架。

这些元素共同提供了一套运维工具,为运营商提供了新的层次化和高效的运维模型。

图1. NFV平台必须允许运营商最大化的利用虚拟化

获益


要完全利用网络功能虚拟化的优势,NFV平台必须包含满足下述特性的虚拟化和云技术:

1.分布式的云架构


要支持分布式的NFV架构,NFV平台必须:

为应用开发者提供对网络功能和子功能布放的精细化控制能力。

基于运营商策略和资源可用性,自动发现工作负载所应在的最佳位置。

此外,运营商需要将分部式数据中心和网络作为一个单一的虚拟云来管理。这使得运维人员可关联来自各种输入源的事件以便实时地对整个云平台进行分析和监控,进而提升决策效率。

2.云节点的自动化


相对于由集中式数据中心组成的集中式云,NFV的分布式架构意味着数据中心和PoP点一定会更频繁的被添加和变更。在整个覆盖区域,可能会有多达数以千计的云节点,各节点提供计算、存储和网络资源。

为获得NFV在运维成本上的优势,运营商需要部署高性价比、大量生产的硬件。通过这一方式,不必再对单一的组件进行维修,而是让其在云节点被替换时退出服务。

要保持较低的运维成本,就需要高度自动化和预先配置好的云节点。普通的云节点需要一周或更长时间来安装,而NFV云节点仅用数小时即可完成引导和配置,且大部分工作都可在远端进行。

3.应用的生命周期管理自动化


NFV应用的纯软件特性带来更高效的生命周期管理过程。在最佳情况下,仅需点击按键,即可将新业务部署在指定的位置,而无需采购和安装新设备。这要求对应用组件进行描述并指定在生命周期各阶段如何执行,包括:

  • 上线
  • 部署
  • 监控
  • 扩展
  • 修复
  • 升级/打补丁
  • 下线

运营商应用通常包含多个虚拟机、存储卷和网络配置。这意味着运营商需要看到这些组件如何组合起来形成应用;什么应用在什么地点运行,以及它们用了多少资源,甚至看到独立的虚拟机。

要达到这一目标,云管理系统必须将应用看做是一系列VNF形成的集合。例如,IMS应用可能包含10种甚至更多不同类型的VNF,每一个都有各自的部署、扩展和维护规则。

今天,为新业务部署网元和配置所需的网络连接是两套独立的流程,由不同的团队完成。在NFV中,由于大量的数据中心和PoP点的存在,这些流程更加复杂。复杂性还来自新增或移除位置时带来的频繁变更。这使得传统的手工部署模式几乎不可能实施。

在部署网络应用及分配和配置必要的计算、存储和网络资源时,理想的NFV平台使其成为一个整体的自动化的流程,耗时几分钟而非数周便可完成。这一流程会参考应用描述符中给出的应用策略和需求。

4.网络自动化


NFV应用需要在LAN和WAN层面嵌入到网络,才能实现所期望的性能和可用性。要实现这一目标,诸如虚拟化IMS和虚拟化EPC等NFV应用通常需要复杂的网络架构以不同方式来处理媒体、信令和管理流量。

相对于物理实体,VNF还具备更多的动态特性。它们的部署和移除都是按需的,扩展也是与流量变化相匹配的。此外,物理网络功能中刀片间的通信路径被映射为NFV中虚拟机间的通信路径。这些路径是NFV架构必须提供的。

要实现这一目标,需要可快速配置且灵活的网络抽象,这是传统路由器和交换机网络难以提供的。NFV平台应能与SDN结合,后者提供增强的可编程能力。NFV与SDN相结合能够捕捉到VNF的网络需求并按需自动创建网络能力(图2)。这可以帮助运营商解决当前网络劳动密集所带来的问题和易错配的配置流程。

图2. NFV平台应当将NFV与SDN策略管理和编排相结合

5.开放和多厂商的环境


NFV平台必须是一个开放、共享的环境,能够运行来自不同厂商的应用。基于特定厂商硬件提供特定厂商NFV方案的模式违背了NFV的初衷。运营商必须能够在硬件选择上自由决策,变更硬件厂商,接触到各种不同的硬件。NFV平台还应当对VNF屏蔽底层架构的细节。

在应用层面,运营商希望能自由选择最佳的应用。因此,NFV平台必须支持业界标准的API,以便被调用。