“软件定义”背景下电信核心网的“云化”演进

3.电信网的"软件定义"与"云化"

现有网络中，对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现，且设备中集成了与业务特性紧耦合的操作系统和专用硬件，这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。SDN是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件。而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

SDN是电信网络从封闭到开放的重要起点，更将电信网络资源、计算资源的自动化部署能力进行了革命性的提升。SDN技术理念与云计算的理念非常类似，这也使得电信网络开始进入"云计算化"时代。SDN同时是一个非常宽泛的概念，数据中心可以SDN，承载网络可以SDN，甚至光传输网络也可以SDN.

电信网络的"软件定义"与"云化"主要体现在：

一、基础硬件平台的主要变化是引入可编程特性，无论是转发设备，还是计算及存储平台，新的硬件在保证性能的前提下，提供可编程的逻辑内核和易于调用的应用接口，以实现与业务无关的资源池化能力。

二、在基础硬件之上加载虚拟化和云计算平台软件，它如同运行在电信网络之上的操作系统，对计算、存储、网络等网络资源进行管理和调度，并为上层业务功能提供开放的运行环境。云平台软件必须具备高度的开放性，向下支持多种硬件共存的异构网络环境，向上提供健康的生态系统。

三、NFV（网络功能虚拟化，并不是必须）架构将硬件、中间件与软件实现解耦，因此各类上层业务和功能作为软件模块能够进行灵活的集成与部署。这一目标架构对现网传统电信业务、未来的ICT业务均能够实现更高效的支撑，开放平台的引入则对网络OAM带来了一场新的革命。

4.电信核心网的虚拟化（NFV）

NFV，即网络功能虚拟化，Network Function Virtualization.通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术，来承载很多功能的软件处理。从而降低网络昂贵的设备成本。可以通过软硬件解耦及功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署，并基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。NFV的最终目标是，通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备，来取代通信网的那些私有专用的网元设备。

NFV条件是：服务器的虚拟机（VM）能力足够强，可以实现网络设备的全部功能或部分功能；IT资源和CT资源的编排和调度、服务链的编排和调度等。NFV技术的出现，导致网络设备制造商向网络设备服务提供商转型，网络设备制造商从向网络运行商提供实体网络设备，转型成网络设备制造商向网络运营商提供网络设备服务能力，这些服务能力将包含：网络设备的升级，网络设备软件的升级，软件的运行和维护，服务链的设计，提供，网络中IT资源的规划等。

当前，服务器能力快速增长，进一步规范化，虚拟机技术已经成熟。VMware公司的虚拟机管理程序（hypervisor）开创了在一台物理机上构建多个虚拟机的先河，Linux的虚拟容器（Virtual Container）也具备相同的能力。虚拟机技术成熟并可用是NFV的IT资源基础。

网络功能虚拟化，分离"网络功能单元"，构建网络功能单元之间的关系、运作特性、约束和通信等问题是目前的难点。在ETSI中，以实例的形态列举了若干网络功能单元。如：控制信号处理功能组涉及认证/授权、策略、状态管理、移动性、移动性相关的支持功能；用户数据处理功能组涉及包转发、复制、计数、处理、负载均衡和应用层转向控制；数据与存储功能组涉及数据存储与管理等网络功能单元；网络实体整体的作为一个虚拟的网络功能也是可以的，但效率低下可重构件层级过高。

NFV可以采用SDN进行实现（如采用控制转发分离的方法来搭建服务器网络），但是NFV也可以采用普通数据中心技术来实现。

5.SDN/NFV商业化进程已经开始

在全球范围运营商已开始在网络的各个层面引入新技术以实现网络架构的升级。包括在RAN部分实施云化提升网络利用率，在分组核心和IMS引入NFV，降低对私有硬件的依赖并减少投资，在DC和承载网引入SDN，提升网络利用率和灵活性等。

在2014年MWC期间，中国移动联手阿尔卡特朗讯展示了NFV领域的研发进展。在多厂商环境下，采用阿尔卡特朗讯基于概念验证的LTE RAN虚拟化BBU和虚拟分组核心演进vEPC解决方案，两家公司成功展示了开放性移动云网络在增强网络敏捷性、效率性和规模方面的效用。除了在移动分组核心网推进虚拟化，阿朗还在IMS中积极引入NFV，阿朗已经实现将PCRF、HSS等功能迁移至Cloudband平台，通过采用全新的开放性云技术，可以使其在100%负荷的最大规模通信网络中规模运行时仍保持高性能状态。在承载网方面，阿朗已成功实现RR（Route Reflector）的虚拟化。通过将RR部署至云平台，可充分利用其计算优势，并可随需伸缩。

华为公司推出的CloudEPC，将网络划分为设备层、虚拟层和应用层，以提供具备简化的架构、快速创新并按需而变的网络，并通过network Enabler实现便利和高效的网络能力开放，这和NFV网络虚拟化的诉求不谋而合。华为CloudEPC不但可以为运营商提供弹性、智能、可扩展和自动化的分组核心网，而且兼容现网SingleEPC设备，可实现从SingleEPC向CloudEPC平滑演进。

应网络和业务演进的需求，爱立信则推出了爱立信云系统。这个革新性的云解决方案将为运营商和业务提供商提供在网络资产使用上的高弹性，快速应变抓住市场机会。分布式的云能力如计算存储能力和网络的结合将带来用户云业务的良好的使用体验以及网络资源的更高效利用。爱立信云系统包含云管理系统和基于openstack和KVM虚拟层的爱立信云执行环境，硬件设施构建于爱立信现有的硬件平台EBS和SSR，该解决方案提供现网系统的平滑迁移，允许虚拟化和非虚拟化的应用并存运行并保持电信级的性能。无论上层应用来自爱立信，运营商还是第三方开发商，都可以部署在爱立信云系统提供的运行环境之上。运营商可以方便的引入新的业务，整合现有的业务到这个虚拟平台中。