網絡虛擬化進程勢不可擋

網絡虛擬化進程勢不可擋

虛擬化技術使網絡業務的商業價值從專用硬件設備提供的服務快速向軟件提供的服務轉移。互聯網公司是虛擬化技術的獲益者，他們的業務開發和運營，已經從租用傳統IDC數據中心的物理服務器，進入到計算、存儲、DC內網都虛擬化的IaaS（Infrastructure as a Service）的階段。更進一步，會向整合開發、運營的PaaS（Platform as a Service）階段演進，這時業務迭代和上線的速度會更快，整合合作伙伴的生態系統也會更強大。

而傳統運營商，當前還完全通過專用設備提供的私有API（應用程序接口）或網管接口來運營語音、IPTV、高速上網、企業VPN等業務；其自身的IT系統，如B/OSS，大部分也還是運行在IDC的物理服務器上，集約化程度低。

終端用戶的需求是多變和個性化的，互聯網公司借助于虛擬化方面的領先優勢，將大量連接導入了云端，這些連接為互聯網公司創造了價值。而運營商自營的語音和IPTV業務的價值被OTT業務削弱。運營商管道流量和連接數快速增長，收入卻沒有顯著增加。

在虛擬化進程上的落后，使得運營商在互聯網業務的商業價值攫取上處于不利地位。即使運營商希望和互聯網公司取得雙贏，運營商的響應速度也需要跟上互聯網公司和終端用戶業務變化的速度。加速網絡虛擬化進程，對運營商來說刻不容緩。

CO重構，增強虛擬化能力

在挑戰面前，運營商有兩種選擇，要么淪為簡單的盲管道，要么進化為隨需而動的智能管道。盲管道架構如圖1所示，運營商僅能獲得普遍的Internet連接的收入。在盲管道內，運營商無法預知用戶體驗需求的變化，無法滿足網絡隨需定制的需求，比如：大部分時間“盡力而為”的管道可以滿足上網需求，但偶爾轉向瀏覽視頻網站時，就需要加大帶寬；大部分時間視頻網站通過單播的方式向用戶推送視頻，但某些重大賽事時，定制一個組播網絡，更能保證用戶的體驗。

智能管道架構如圖2所示。要獲取更多價值，運營商需要建立PaaS為核心的可快速編排的網絡來應對挑戰。當前主流的基礎運營商都已經接受ETSI提出的NFV的網絡功能虛擬化設想，計劃建設云化的數據中心作為NFVI（NFV infrastructure）。基于PaaS平臺的數據中心，可以類比為高速公路沿線的服務區，基于此，運營商可以隨時為各種途經的流量提供差異化的服務。

從接入到IP WAN的大范圍的物理網絡，被抽象虛擬化到PaaS數據中心，在虛擬環境下建立了對實際網絡資源的鏡像。這樣就可以在純軟件的虛擬環境中對網絡資源和功能進行編程。

互聯網公司和最終用戶不擁有實際的WAN物理網絡，通常情況下只能使用提供普遍服務的Internet作為連接。如果運營商建立起網絡虛擬化的能力，當有價值的連接將要發生時，用戶和互聯網公司就可以向運營商提出網絡定制需求，獲得比Internet連接時延更短，或帶寬更大、成本更低的一對多連接。

SDN技術有助于虛擬化的實現。SDN技術的控制、轉發分離幫助軟件功能從專用硬件中脫離出來。即使分布在數據中心外的物理網絡資源，通過SDN控制器，也可以在虛擬化的軟件世界里建立鏡像，供VNF使用。這和傳統的VPN專網不同。傳統的VPN，無法為自己提供一個虛擬化的鏡像，不對上層應用提供全局的網絡視圖。SDN控制下的網絡，可以為上層應用提供網絡的全局鏡像，允許上層應用定制自己的網絡連接。

接入網虛擬化的主要部件

接入網的虛擬化主要包括網絡虛擬化和網絡功能虛擬化兩個方面。網絡虛擬化：實現接入網絡的切片，每個切片都是一個定制的虛擬網絡：可以是預配置的、生命周期較長的網絡，如基礎運營商批發給虛擬運營商的虛擬接入網絡；也可以是按用戶體驗要求，動態創建和刪除的虛擬網絡，如工業控制發生時要求的是低時延、小帶寬，VR發生時要求的是低抖動、大帶寬。這類網絡切片要能跟隨需求發生的變化，快速通過SDN控制器分配匹配的網絡資源。通過網絡切片，物理的接入網可以被多個虛擬接入網共享，達成資源的充分利用，而不用為每種使用場景建設獨立的網絡。

網絡功能虛擬化：VNF，純軟件功能模塊，功能的開發和驗證不依賴于專用的硬件平臺，實際運營時的計算和存儲資源取自于x86等虛擬化平臺，網絡資源可以取自直接的物理網絡連接，這時網絡的流量需要導入該功能模塊處理；也可以是從SDN獲取的物理網絡的鏡像，通過SDN去驅動實際的物理網絡，實際的用戶流量可以不經過VNF。

如圖3所示，接入網虛擬化主要部件包括VNF（網絡功能虛擬化）、NFVI平臺、物理轉發設備（pOLT、各種硬件網關）、接入域和DC域的SDN控制器、EMS網管等。

網絡功能虛擬化的VNF部件包括vOLT、vBNG、vCPE等，分別從原來的物理OLT、BNG、CPE分離出控制面、管理面的軟件功能。

VNF運行需要的NFVI平臺由IaaS或PaaS平臺提供，該平臺完成物理的計算、存儲和網絡資源的虛擬化。受NFVI控制的物理轉發設備包括分布式的OLT轉發設備、集中式的NFVI-GW轉發池和數據中心內的Overlay網絡。

SDN控制器至少包括vDC控制器和AN控制器。和計算、存儲資源集中在數據中心的情況不同，網絡資源除了集中在數據中心的DC網絡，還有很多網絡節點和鏈路是在數據中心外的，vDC控制器虛擬化數據中心內部的Overlay網絡，AN控制器虛擬化用戶到NFVI的接入網絡。各種VNF通過SDN控制器來控制網絡流量的走向。
EMS配置和虛擬化無關的部分，如實際的物理節點和鏈路，這些配置基本是半永久的，一般不會變化，和上層業務的編排基本沒有關系。

此外，接入網虛擬化時，也需要考慮和傳統網絡的關系，比如和傳統BNG的協同，就有下面這些選項，運營商在部署時需要根據自己的情況考慮。

●NFVI作為傳統BNG的輔助

IP session和用戶管理仍由BNG完成，BNG分流IP session中特定的流量到NFVI的業務鏈去實現增值業務的處理。受業務處理順序的影響，vCPE等業務鏈處理完以后，可能還需要從NFVI再連接到BNG，傳統BNG不受NFVI控制，所以有時流量走向會比較復雜。

●NFVI從BNG分流一部分用戶（推薦作為BNG向vBNG的過渡階段）

存量用戶或沒有VNF業務鏈需求的用戶的IP session和用戶管理由老的BNG完成；新增用戶的IP session和用戶管理完全導入NFVI，對這部分用戶NFVI有完全的控制，vCPE和vBNG等VNF的轉發池之間的連接由SDN控制器統一控制。

●NFVI用轉發池+vBNG完全取代BNG（適合沒有傳統BNG、沒有PPPoE連接的運營商）

接入設備OLT作為分布式的物理轉發池，處理大流量；各種NFVI內的轉發池可以由NFVI-GW，或另外設置專門的硬件網關來承擔，作為集中式的物理轉發池，在數據中心轉發各種需要發起VNF業務鏈的定制流量。

借助SDN和NFV技術，我們正在打造一個更敏捷的、隨需而動的接入網。數據中心技術的逐步成熟，是接入網虛擬化的一個大背景。網絡的控制和管理功能可以借助于計算和存儲資源的虛擬化，不必再完全依賴專用設備的有限能力。SDN技術可以幫助網絡虛擬化從數據中心內向數據中心外擴展。雖然越來越多的流量會發生在東西向的數據中心內或數據中心之間，但仍需要一個受控的接入網將南北向的流量按需地分發到各數據中心和傳統的Internet，供各種業務軟件靈活地使用。