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1 NFV 网络功能虚拟化

网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）是一种关于网络架构的概念。我们平时使用的x86服务器由硬件厂商生产，在安装了不同的操作系统以及软件后实现了各种各样的功能。而传统的网络设备并没有采用这种模式，路由器、交换机、防火墙、负载均衡等设备均有自己独立的硬件和软件系统。NFV借鉴了x86服务器的架构，它将路由器、交换机、防火墙、负载均衡这些不同的网络功能封装成独立的模块化软件，通过在硬件设备上运行不同的模块化软件，在单一硬件设备上实现多样化的网络功能。

网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization），是通过软件实现虚拟化的网络功能。其目标是将网络功能中用专用硬件实现与软件实现分离，和通用硬件联姻，从而降低成本和功耗。

1.1 NFV 的参考架构

NFV架构是欧洲电信标准协会（ETSI）提出的用于定义NFV实施标准的一种标准架构。NFV的理念是将标准化的网络功能应用于统一制式的硬件上。不同于传统物理设备中软件与硬件强绑定的关系，在NFV架构中，实现各种网络功能的标准化软件必须能够应用在同一台硬件设备上。这就要求NFV需要有一个统一的标准。

NFV架构由基础网络功能虚拟化架构（NVFI）、虚拟网络功能（VNFs）、管理自动化及网络编排（MANO）三个部分组成。

• 基础网络虚拟化架构（NFVI）
  网络功能虚拟化的基础设施（NFV infrastructure），对应云计算的基础设施。把一堆的计算（服务器）、存储、网络的基础设施硬件资源通过虚拟化的技术形成我们的计算、存储、网络的资源池。即将通用的硬件资源虚拟化形成资源池的。在NFV中，物理硬件资源包括计算、存储和网络，通过虚拟化层(例如hypervisor)提供处理、存储和连接到VNFs。

• 虚拟网络功能（VNFs）
  包括VNF和EMS，VNF网络功能，EMS为单元管理系统，对VNF的功能进行配置和管理。一般情况下，EMS和VNF是一一对应的。可以理解为VNF是NFV架构中的虚拟网络功能单元，传统的基于硬件的网元可以称为PNF。可以理解为对电信业务网络中现有物理网元进行功能虚拟化的过程，将以软件模块形式部署在NFVI提供的虚拟资源上，从而实现网络功能的虚拟化。

• 管理自动化及网络编排（MANO）
  VIM： NFVI被VIM管理，VIM控制着VNF的虚拟资源分配，如虚拟计算，虚拟存储和虚拟网络。Openstack和VMWare都可以作为VIM，前者是开源的，后者是商业的。
  VNFM： 管理VNF的生命周期，如上线、下线，进行状态监控、image onboard。VNFM基于VNFD（VNF描述）来管理VNF。
  NFVO： 用以管理NS（Network Service，网络业务）生命周期，并协调NS生命周期的管理、协调VNF生命周期的管理（需要得到VNF管理器VNFM的支持）、协调NFVI各类资源的管理（需要得到虚拟化基础设施管理器VIM的支持），以此确保所需各类资源与连接的优化配置。onboard新的网络业务，VNF转发表，VNF package。 NFVO基于NSD（网络服务描述）运行，NSD中包含Service chain，NFV以及perfomance goal等。

1.2 NFV 参考架构所涉及的简写

ETSI： 欧洲电信标准协会（European Telecommunications Sdandards Institute 简称ETSI 下同）是独立的非赢利性的欧洲地区性信息和通信技术（ICT）标准化组织, 这些技术包括：电信、广播和相关领域，例如智能传输和医用电子技术。ETSI 也是制作NFV架构标准的组织。

IETF： 国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，简称 IETF）是一个公开性质的大型民间国际团体，汇集了与互联网架构和互联网顺利运作相关的网络设计者、运营者、投资人和研究人员，并欢迎所有对此行业感兴趣的人士参与。

BSS： Business support system 业务支撑系统

OSS： Operation support system 运营支撑系统

MSS： Management Support System 管理支撑系统

(前二者又合称BOSS:Business and Operation support system )

在企业（特别在是电信行业）IT战略规划中占据了重要地位的三大支柱内容。

NE： network element 网元（网络元件）

EMS： 网元管理系统(network element management system，EMS)是管理特定类型的一个或多个电信网络单元（NE）的系统。一般来说，EMS管理着每个NE的功能和容量，但并不理会网络中不同NE之间的交流。

NFVI： 网络功能虚拟化的基础设施（NFV infrastructure），对应云计算的基础设施。把一堆的计算（服务器）、存储、网络的基础设施硬件资源通过虚拟化的技术形成我们的计算、存储、网络的资源池。即将通用的硬件资源虚拟化形成资源池的。

VNF： 包括VNF和EMS，VNF网络功能，EMS为单元管理系统，对VNF的功能进行配置和管理。一般情况下，EMS和VNF是一一对应的。可以理解为VNF是NFV架构中的虚拟网络功能单元，传统的基于硬件的网元可以称为PNF。可以理解为对电信业务网络中现有物理网元进行功能虚拟化的过程，将以软件模块形式部署在NFVI提供的虚拟资源上，从而实现网络功能的虚拟化。

COTS： COTS即Commercial Off-The-Shelf 翻译为“商用现成品或技术”或者“商用货架产品”，指可以采购到的具有开放式标准定义的接口的软件或硬件产品，可以节省成本和时间。

hypervisor：
运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层，可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor协调硬件资源访问，各个虚拟机之间的防护。服务器启动后，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统，为虚拟机分配内存、磁盘和网络等。

Hypervisor是所有虚拟化技术的核心，主要功能是非中断的支持多工作负载迁移能力。

产品：目前时长主要厂商以及产品如下，VMware vSphere、微软Hyper-V、CitrixXenServer、IBM PowerVM、Red Hat Enterprise Virtulization、开源KVM、Xen、VirtualBSD等。

RAN： 无线接入网

2 SDN 软件定义网络

• **SDN要解决的问题：**分布式的控制平面造成整体网络的效率低下，决策者过多，”个人意识“过强，全局资源利用率难以达到最优；存在大量不必要的链路产生资源的浪费；网络过于复杂，维护起来过于复杂；

• **SDN的核心思想：转发与控制分离。**原来的路由器，其路由板卡在运行动态路由协议（如OSPF、ISIS、BGP）计算路由表，然后下发到转发线卡上去，根据路由表做流量的转发。原来每个路由器都是一个独立的决策者，我们SDN最核心的思想是把每个路由器的独立的控制器（即控制平面）去掉，把控制平面集中于SDN控制器上（即SDN controller，控制所有路由器的转发）。SDN需要知道整个网络的拓扑、流量的走向、剩余资源情况、服务质量QoS，所有它很容易寻找到最优路由转发策略；

• SDN控制器：

  • 其南向接口用于管理和控制所有转发平面，和各种各样的转发设备打交道，管理着网元。南向接口形成了事实标准（Openflow协议），随着SDN的推广，目前有了越来越多的标准协议。
  • 其北向接口提供了一个抽象接口用于向各种各样的应用提供调用。北向接口目前尚未实现标准化统一，供上层用户编程；
    

• SDN现存的问题：

  • 北向接口难以统一，造成上层应用和SDN控制器的适配工作量庞大；
  • 集中的指挥中心SDN控制器容易出现单点故障；
  • 随着SDN所要管理的网络设备种类越来越多，南向协议也越来越多；
  • IP+光协同。实际上路由间流量的传输是涉及光层传输的，不仅涉及路由器，也涉及OTN，PTN，如何做到网络层和光层的跨域协同和跨域管理，是在运营商网络使用的一个非常严峻的挑战；

• SDN技术的发展趋势：

  • 控制器集群，提高SDN的可靠性，解决它容易成为一个单点故障的问题；
  • 控制器分层，控制器既要管理IP层、光层，也要管理IP层不同的域，即接入网络、汇聚网络、核心网络；
  • OSS/BSS业务支撑平台，会逐渐向MANO进行转型；

3 “5G”

LTE（Long Time Evolution 长期演进技术）。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

3.1 传输网、核心网、承载网、接入网

参考链接: 什么是传输网、核心网、承载网、接入网？

3.2 独立组网（SA）和非独立组网（NSA）

独立组网模式（SA）： 指的是新建5G网络，包括新基站、回程链路以及核心网。SA引入了全新网元与接口的同时，还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术，并与5GNR结合，同时其协议开发、网络规划部署及互通互操作所面临的技术挑战将超越3G和4G系统。

非独立组网模式（NSA）： 非独立组网指的是使用现有的4G基础设施，进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输。

参考链接: 5G标准——独立组网(SA)和非独立组网(NSA)