NFV的背景：同樣來自IT行業變革的啟示

來自IT界的啟示，給網路產業帶來了網路架構和裝置架構兩個層面的思考。網路架構層面引入對SDN控制器的思考，裝置架構層面引入對裝置部署形態的思考。

網路功能虛擬化被稱為NFV（Network Functions Virtualization），而虛擬化之後的網路功能被稱為VNF（Virtualized Network Function）。當我們談“VNF”時，我們指運營商IMS、CPE這些傳統網元在虛擬化之後的實現。在硬體通用化後，傳統的網元不再是嵌入式的軟硬結合的產品，而是以純軟體的方式安裝在通用硬體（即NFVI）上。

網路產業思考：能否以軟體化的方式部署網路應用呢?

這些思考引發了NFV（Network Functions Virtualization，網路功能虛擬化）。

NFV的起源

2012年10月，13家Top運營商（AT&T、Verizon、VDF、DT、T-Mobile、BT、Telefonica等）在SDN和Open Flow世界大會上釋出NFV （Network Functions Virtualization）第一版白皮書，同時成立了ISG（Industry Specification Group）來推動網路虛擬化的需求定義和系統架構制定。

2013年，ETSI下NFV ISG（行業規範工作組）進行第一階段研究，已完成相關標準制定。主要定義網路功能虛擬化的需求和架構，並梳理不同介面的標準化程序。

•2015年，NFV研究進入第二階段。其主要研究目標是建設一個可互操作的NFV生態，推動更廣泛的行業參與，並且確保滿足階段一中定義的需求。同時明確NFV與SDN等相關標準、開源專案的協作關係等。NFV階段二主要分為5個工作組：IFA（架構與介面）、 EVE（生態圈）、 REL（可靠性）、 SEC（安全）、TST（測試、執行、開源）。各工作組主要討論交付件文件框架和交付計劃。

•ETSI NFV標準組織與Linux基金會合作，啟動開源專案OPNFV（NFV開源專案，提供一個整合、開放的參考平臺），匯聚業界的優勢資源，積極打造NFV產業生態。2015年OPNFV釋出了首個版本，進一步促進NFV商用部署。

•NFV相關的標準組織主要有：

▫ETSI NFV ISG：制定NFV的需求和功能框架。

▫3GPP SA5工作組：重點關注3GPP網元的虛擬化管理（MANO相關）的技術標準和規範。

▫OPNFV：加速NFV市場化節奏的開源平臺專案。

NFV的價值

NFV（Network Functions Virtualization ）是運營商為了解決電信網路硬體繁多、部署運維複雜、業務創新困難等問題而提出的。NFV在重構電信網路的同時，給運營商帶來的價值如下：

縮短業務上線時間降低建網成本提升網路運維效率構建開放的生態系統

•縮短業務上線時間：在NFV架構的網路中，增加新的業務節點變得異常簡單。不再需要複雜的工勘、硬體安裝過程。業務部署只需申請虛擬化資源（計算/儲存/網路等），載入軟體即可，網路部署變得更加簡單。同時，如果需要更新業務邏輯，也只需要更新軟體或載入新業務模組，完成業務編排即可，業務創新變得更加簡單。

•降低建網成本：首先，虛擬化後的網元能夠合併到通用裝置（COTS）中，獲取規模經濟效應。其次，提升網路資源利用率和能效，降低整網成本。NFV採用雲計算技術，利用通用化硬體構建統一的資源池，根據業務的實際需要動態按需分配資源，實現資源共享，提高資源使用效率。如透過自動擴縮容解決業務潮汐效應下資源利用問題。

•提升網路運維效率：自動化集中式管理提升運營效率，降低運維成本。例如資料中心的硬體單元的集中管理的自動化，基於MANO的應用生命週期管理的自動化，基於NFV/SDN協同的網路自動化。

•構建開放的生態系統 ：傳統電信網路專有軟硬體的模式，決定了它是一個封閉系統。NFV架構下的電信網路，基於標準的硬體平臺和虛擬化的軟體架構，更易於開放平臺和開放介面，引入第三方開發者，使得運營商可以共同和第三方合作伙伴共建開放的生態系統。

NFV關鍵技術：虛擬化

在NFV的道路上，虛擬化是基礎，雲化是關鍵。

傳統電信網路中，各個網元都是由專用硬體實現，成本高、運維難。虛擬化具有分割槽、隔離、封裝和相對於硬體獨立的特徵，能夠很好匹配NFV的需求。運營商引入此模式，將網元軟體化，執行在通用基礎設施上。

•傳統電信網路中，各個網元都是由專用硬體實現的。這種方式的問題在於，一方面搭建網路需要進行大量不同硬體的互通測試及安裝配置，費時費力。另一方面，業務創新需要依賴於硬體廠商的實現，通常耗時較長，難以滿足運營商對業務創新的需求。在這種背景下，運營商希望引入虛擬化的的模式，將網元軟體化，執行在通用基礎設施上（包括通用的伺服器、儲存、交換機等）。

•使用通用硬體，首先運營商可以減少採購專用硬體的成本。其次，業務軟體可以快速的進行迭代開發，也使得運營商可以快速進行業務創新、提升自身的競爭力。最後，這也賦予了運營商進入雲計算市場的能力。

NFV關鍵技術：雲化

美國國家標準與技術研究院（NIST）定義：雲計算是一種模型，它可以實現隨時隨地，便捷地，隨需應變地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源（例如，網路、伺服器、儲存、應用、及服務），資源能夠快速供應並釋放，使管理資源的工作量和與服務提供商的互動減小到最低限度。

雲計算擁有諸多好處。運營商網路中網路功能的雲化更多的是利用了資源池化和快速彈性伸縮兩個特徵。

•美國國家標準和技術研究院的定義，雲計算服務應該具備以下幾條特徵：

▫按需自助服務（On-demand Self-service）：雲計算實現了IT資源的按需自助服務，不需要IT管理員的介入即可申請和釋放資源。

▫廣泛網路接入（Broad Network Access）：有網路即可隨時、隨地的使用。

▫資源池化（Resource Pooling）：資源池中的資源包括網路、伺服器、儲存等資源，提供給使用者使用。

▫快速彈性伸縮（Rapid Elasticity）：資源能夠快速的供應和釋放。申請即可使用，釋放立即回收資源。

▫可計量服務（Measured Service）：計費功能。計費依據就是所使用的資源可計量。例如按使用小時為時間單位，以伺服器CPU個數、佔用儲存的空間、網路的頻寬等綜合計費。

NFV架構簡介

NFV架構分NFVI （Network Functions Virtualization Infrastructure，基礎設施層）、 VNF（ Virtualized Network Function，虛擬化網路功能層）和MANO（Management and Orchestration，管理編排域），同還要支援現有的BSS/OSS（Business support system/ Operation support system）。

NFV的標準架構

ETSI定義了NFV標準架構，由NFVI、VNF以及MANO主要元件組成。NFVI包括通用的硬體設施及其虛擬化，VNF使用軟體實現虛擬化網路功能，MANO實現NFV架構的管理和編排。

NFV架構功能模組

•NFV標準架構定義的主要功能模組：

OSS/BSS:服務提供商的管理功能，不屬於NFV框架內的功能元件，但MANO和網元需要提供對 OSS/BSS 的介面支援。

MANO:NFV管理和編排。包括VIM，VNFM及NFVO，提供對VNF及I層統一的管理和編排功能。

•VIM：Virtualized Infrastructure Managers, NFVI管理模組，通常運行於對應的基礎設施站點中，主要功能包括：資源的發現、虛擬資源的管理分配、故障處理等。 VNFM：VNF Managers ，VNF管理模組，主要對VNF的生命週期（例項化、配置、關閉等）進行控制。

•NFVO：NFV Orchestration，實現對整個NFV基礎架構、軟體資源、網路服務的編排和管理。

VNF 指虛擬機器及部署在虛擬機器上的業務網元、網路功能軟體等。

NFVI NFV基礎設施，包括所需的硬體及軟體。為VNF提供執行環境。

•Hardware：硬體層，包括提供計算、網路、儲存資源能力的硬體裝置。

•Virtualization Layer：虛擬化層，主要完成對硬體資源的抽象，形成虛擬資源，如虛擬計算資源、虛擬儲存資源、虛擬網路資源。其虛擬化功能由Hypervisor實現。

NFV架構介面

•NFV標準架構的主要介面：

Vi-Ha 虛擬化層與基礎硬體之間的介面。虛擬化層滿足基礎硬體相容性要求。

Vn-Nf 虛擬機器（VM）與NFVI之間的介面。它確保虛擬機器可以部署在NFVI上，滿足效能、可靠性和可擴充套件性要求。NFVI滿足虛擬機器作業系統相容性要求。

Nf-Vi 虛擬化層管理軟體與NFVI之間的介面，提供NFVI虛擬計算、儲存和網路系統管理；提供虛擬基礎架構配置和連線；提供系統利用率、效能監控和故障管理。

Ve-Vnfm VNFM與VNF之間的介面，實現VNF生命週期管理、VNF配置、VNF效能和故障管理。

OS-Ma 實現網路服務生命週期管理，VNF生命週期管理。

Vi-Vnfm 提供業務應用管理系統/業務編排系統與虛擬化層管理軟體之間互動介面。

Or-Vnfm 給VNFM傳送配置資訊，對VNFM進行配置，完成Orchestrator與VNFM的對接；分配給一個VNF的NFVI資源的互動；VNF資訊的交換。

Or-Vi Orchestrator需要的資源預定及資源分配的請求；虛擬硬體資源配置及狀態資訊的交換。

華為NFV解決方案

華為NFV架構中，虛擬化層及VIM的功能由華為雲Stack NFVI平臺實現。華為雲Stack可以實現計算資源、儲存資源和網路資源的全面虛擬化，並能夠對物理硬體虛擬化資源進行統一的管理、監控和最佳化。

華為提供運營商無線網、承載網、傳輸網、接入網、核心網等全面雲化的解決方案。

FAQ

•Q1： 業界SDN與NFV是什麼關係？

•A：雖然兩者都是Network相關的變革，且NFV概念在SDN和OpenFlow世界大會上提出，但是兩者彼此獨立，沒有必然關係。SDN主要影響網路架構，NFV主要影響網元的部署形態。

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•Q2：華為的解決方案中SDN與NFV是什麼關係？

•A：在華為的解決方案中SDN與NFV是不同的解決方案，但是有一定的關聯關係。華為NFVI解決方案由華為雲Stack提供。在其中網路方案選擇中，可以選擇SDN解決方案和非SDN解決方案。