网络功能虚拟化及其应用场景分析(3)

　　目前，（电信）业务网是最有可能采用NFV技术的，只要将原来（电信）业务网所有设备进行设备（网元）的虚拟化和网络连接的虚拟化改编就可以了，即使用与原来（电信）业务网实体设备中的硬件所需相同IT资源的虚拟机，将完全相同（或略有改动）的软件加载在该虚拟机上，再配置与实体（电信）业务网相同连接和相同传送能力的网络，（电信）业务网就完成了NFV技术的改编。如图2所示，通过网元编排和管理调度实体业务网网络设备中的虚拟机，同样通过网元编排和管理调度实体业务网网元间的网络虚拟连接。按照原（电信）业务网的业务关系来编排该（电信）业务网的服务链，就可以建成虚拟化的（电信）业务网。

　　但实际问题更加复杂。首先（电信）业务网是一个大网，由分布在全国各地的节点构成，这些节点主要是形成业务数据包在业务网的边缘设备。对（电信）业务网而言，除了管理节点和控制节点可以相对集中外，业务节点是不可能集中的。另外从理论上讲，每个VNF可以分解为一组VNFC,每个VNFC映射为一个VM,对于每个VNFL,对应着一个数据网连接，然后用服务链连接起来构成虚拟网元，这将会形成原本没有定义的接口，难度较大，时间周期会很长。因此NFV不可能用来建设一个完整的（电信）业务网，只可能用在局部。

　　场景2:构建分组数据网

　　分组数据网负责业务数据包的端到端传送，这里的端到端可以是业务网的边缘设备到边缘设备，也可以是形成业务数据包的终端到终端。分组数据网负责业务数据包的端到端传送，是2~3层的工作，业务数据流全部流经分组数据网。

　　因此采用NFV构建完整的分组数据网显然是不现实的，特别是考虑到主干和核心路由器、交换机等因素，原因有两点：一方面，基于x86的服务器尽管在近年来取得了长足的进步，可以实现10Gbit/s双向线速，甚至可以实现40Gbit/s双向线速，但与硬件网络设备相比至少有一个数量级的能力差距；另一方面，网络设备中大量使用与、或、非、异或等逻辑运算，2~3个机器周期就能完成一次运算。

　　而使用x86服务器则是用复杂的程序运算替代逻辑运算，结果是效率低、能耗大，是不合算的。因此对于核心网络的核心设备，在相当长的时间内，NFV是难有作为的。而在网络的边缘，情况就大不一样，NFV是可以有作为的。因为10Gbit/s双向线速，40Gbit/s双向线速的能力已经可以使用，并且网络是为了策略和管理更集中，网络变化频繁，需要大量的程序运算，网络的边缘是NFV的用武之地。

　　同样从理论上讲，网元编排和管理器可以用来调度实体业务网网络设备中与硬件所需的相同IT资源的虚拟机，同样通过网元编排和管理器来调度实体业务网网元间的网络虚拟连接。它放在那里，它能够管全网吗？实际上是做不到的。

　　因此NFV不可能用来建设一个完整的分组数据网，只可能用在局部，特别是网络的边缘，另外也可用作网络辅佐管理设备的虚拟化。

　　场景3:构建电信业务和网络端局

　　以下给云计算指定一个非常窄义的范围，即云化数据中心。云化数据中心是将数据中心的全部服务器中的IT资源整合成一个资源池，经整合后的数据中心，对外已经不再以分离的服务器存在，而是以单一的资源池形态存在。当用户要使用IT资源时，向数据中心申请，数据中心根据用户的申请配置一个IT资源能满足用户要求的虚拟机，提供给用户。对于一个小用户，所得到的一台虚拟机很可能是一台服务器的一部分；对于一个大用户，所得到的一台虚拟机很可能是由多台服务器组成。这里也包含多个云化数据中心通过云间连接向外提供服务。

　　有了云计算（云化的数据中心），就可以讨论构建电信业务和网络端局的问题了。电信业务和网络端局是由一堆电信设备组成，这一堆电信设备全部是实体设备，其中的每一个电信设备都是专用的和软硬件合一的。这些网络设备根据各类业务网、数据网或传送网的网络架构，由专线连接起来，构成电信业务网或电信网络的端局系统。由分析可知，端局的每一台电信设备都由两部分组成：硬件和软件。硬件完全是IT资源，尽管外形不一样。软件是为了实现每一个特定的功能而设计和编写的。很显然，电信设备所需要的硬件，可以向云计算申请配置出一个IT资源能满足用户要求虚拟机即可，在这个虚拟机上加载该电信设备原有的软件，就可以构建出一个和原来实体设备能力和性能完全的虚拟设备，从而实现了网络（业务）设备功能的虚拟化。对于业务网或数据网的端局网络，还要考虑网络的业务流程（服务链）和虚拟机间的虚连接，这个任务网元编排和管理器可以完成的。因此，在已有的网络体系、网元设备和业务流程都确定的条件下，实现起来不会困难。但是必须指出，这仅是局端网络的虚拟化，而不是全局网络的虚拟化。它是一种组网技术（实体转虚拟），不是新的网络技术，不能对它有过高的期望。

　　此外，在NFV使用的场合，要考虑网络硬件载体资源的合一，以及各种不同的网络在逻辑上的独立性。综上所述，在一个电信的端局内，所有的网络硬件载体资源都在云化的数据中心内。假如在一个电信端局机房内有5套系统（例如，三套业务系统、一套CDN和一套数据网），在电信机房内除了拥有网元难以虚拟化的少量高速网络设备外，就是一个云化的数据中心。所有网络设备硬件所需的IT资源，都由云化的数据中心提供的VM支持，这就很难分辨设备的VM资源来自何方，从表面上看网络似乎合一了，实际上如果做进一步分析，会发现仅仅是网络设备硬件所需的IT资源合一，都来自云化的数据中心。所有的5套网络是完全独立的，互不相干。

　　4 存在的问题

    网络功能虚拟化无疑是近年来电信界一个十分重要的创新。其优点是可以紧密地结合目前已经渐趋成熟的云化数据中心技术，通过网络设备的硬件和软件解耦，将网络设备中硬件设备所需的IT资源，由云化数据中心的虚拟机供给，可以极大地提高网络设备的利用率和通过网络设备的顽健性（业务量大时多配置一些设备，闲时少配置一些设备，设备故障可立刻配置相关设备替代）。

　　网络功能虚拟化也存在一些问题。首先，网络功能虚拟化是一种组网技术，只是将原有网络的实体设备用虚拟设备来替代，将原来网络的实体连接用虚拟连接来替代，但网络的性质没有改变，也没有能力上的变化。

　　其次，网络功能虚拟化后，网络实体设备将不复存在，网络的实体间连接也将不复存在，网络测试将会变得十分困难，除非有内生的测试能力，外加的测试设备很难有合适的入口，难以插入进行测试。这有可能造成测试设备的变革，测试设备要适应网络功能虚拟化的变化，实现功能虚拟化，插入服务链中去完成测试。当然，这不是短时间内可以完成的。

　　再次，网络功能虚拟化目前在资源的编排上还不成熟。

　　由于服务器I/O的能力远低于服务器内部的总线速率，IT资源的编排是很有难度的，如果考虑不周将会极大地影响虚拟机的性能，尤其是对CT资源（通信资源）的编排。因为目前的通信网，无论是IP网还是以太网都是不好编排的，唯一的办法是轻载。轻载在局域还可能行得通，在广域就很难了。

　　还有，如标准化问题、成熟度问题等。尽管有问题，但是目前已经可以使用了，但希望在实际使用前，做深入的研究和分析，这样可以达到事半功倍的效果。（图略）

　　参考文献

　　[1] ETSI NFV ISG.Network Functions Virtualisation-White Paper3[R].SDN and OpenFlow World Congress,2014
　　[2] ETSI NFV ISG.Network Functions Virtualisation-Update WhitePaper[R].SDN and OpenFlow World Congress,2013
　　[3] ETSI NFV ISG.Network Functions Virtualisation-Introductory WhitePaper[R].SDN and OpenFlow World Congress,2012
　　[4] 张行功，牛童，郭宗明。未来网络之内容中心网络的挑战和应用[J].电信科学，2013（8）
　　[5] 何霞。构建以互联网监管为核心的监管体系[J].电信技术，2014（1）