Page 41 - 网络电信2016第7期
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解决方案

作，更快的投入市场。                              理，相比传统的实现方式，仍需提升价比。用户数据面设备有
      •场景7：家庭环境的虚拟化，会大量减少现今家庭服务中        较多数据读写操作，通常这部分功能依赖于少数厂商提供的高
                                        性能数据库和磁盘阵列，这些年厂商在去IOE方面做了许多工
的后端系统设备，只需要简单的物理连接，带来更低的设备成             作；在HSS中，大多数厂商已经能够做到不依赖于专用数据库，
本，主要虚拟化目标是家庭网关（RGW）和机顶盒（STB）。           但数据库虚拟化之后的性能、稳定性、可靠性仍有待验证。相
                                        对而言，控制面设备主要是控制用户业务的状态机，业界现有
      •场景8：CDN 的虚拟化（vCDN），现今的CDN缓存节点通常  的虚拟化技术经过优化之后基本能够满足要求，厂商的产品成
是专用物理设备，这会带来很多弊端，虚拟化的目标是CDN的所           熟度也比较高。综合上述分析，移动网络的网络功能虚拟化可
有组件，但会优先考虑CDN缓存节点。                      以优先从IMS 控制面开始，逐步扩展到用户数据面和分组域。

      •场景9：固定接入网络功能的虚拟化，会首先应用到光纤             2.移动核心网虚拟化的技术路线分析
到交换箱（FTTcab）、光纤到分配点（FTTdp）这类混合DSL节            网络功能虚拟化使得电信设备的网络功能软件和硬件解
点，最终会形成一个单独的平台，来服务不同的应用，用户和             耦，运营商第一次可以实现硬件资源和网元功能的分开采购，
租户。                                     对硬件资源、虚拟资源可以统一管理和调度，赋予运营商前所
                                        未有的灵活性。但是，我们也应该看到，传统电信设备的高可
      以上9个方面应用中，前3个是分别映射到云计算领域的         靠性、高性能是由电信厂商保证的。网络功能虚拟化之后，谁
基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务         来保证电信设备的高可靠性、高性能，系统故障之后，如何做
（SaaS），后续的几个应用场景分别对应着电信网络的IMS核心         故障定位，将是运营商面临的重大挑战。
网、分组域核心网、流量处理、接入网领域，目前IMS核心网、                 对于电信运营商来说，虽然从技术上来说，硬件层、虚
分组域核心网是业界虚拟化研究的重点。下面将介绍网络功能             拟资源层、虚拟功能网元层可以解耦，但从网络实施的角度来
虚拟化在移动核心网中的应用。                          看，是否要实现三层的完全解耦需根据实际情况分析。从实现

    移动核心网虚拟化                                                   的层面看，存在4种实现方案。
                                                                     第一种方案，硬件、虚拟软件、虚拟功
      移动核心网通常包括电路域（CS）、分组域（PS）、IMS
域3类。电路域主要承载传统的语音业务，                                            能网元由同一厂家提供，其特点在于软件、
是2G、3G网络时代的主要业务支撑实体，但                                          硬件均由同一厂商提供，与传统电信设备的
是随着4G业务的发展，传统的语音业务将逐                                           提供形式相同，由厂商负责系统的可靠性和
步萎缩或者最终退出服务。移动网络的分组                                            性能，最大程度上降低了运营商的风险和实
网在2G，3G时代由于无线接入能力有限；在                                          施单独；仅在单厂商系统内部引入了虚拟化
4G时代，由于无线接入能力大幅提升，将面                                           资源层，可以实现单厂商内部的资源共享和
临着新的发展机遇。IMS业务是传统语音业                                           协同调度；但这种方案本质上仍然是封闭的
务的升级，融合通信可以大幅提升传统电信                                            系统，不利于形成开放的产业链，也不利于
业务的用户体验，IMS域同样面临着发展机                                           充分发挥虚拟化的优势。第二种方案，将硬
遇。                                                             件和虚拟资源软件由一个厂家提供，虚拟网
                                                               元功能软件由另外一个厂家提供；此方案能
     1.移动核心网虚拟化分析                                              够实现虚拟资源的共享，系统调度灵活，能
      根据设备的功能特征，核心网设备可                                         够发挥虚拟化的优势，形成开放的产业链；
以分为控制面设备、用户数据设备、媒体转                                            但这种方案将虚拟功能网元和虚拟资源解
发面设备。控制面设备包含CSCF、电话应用                   耦，势必会来带来虚拟功能网元的故障定位和性能优化问题，
服务器（TAS）、MME、SCP、MSC等，主要处               由于虚拟功能网元和虚拟资源层分别由不同的厂商提供，如果
理信令消息、控制呼叫和业务过程；用户数                     系统出现故障，如何协调两个厂商，快速定位并解决问题，将
据面设备主要包含HSS、PCRF，主要存储用户的业务数据、签          是运营商面临的巨大挑战。第三种方案是将虚拟资源层和虚拟
约数据、认证和鉴权数据，对于数据的可靠性、读写速度要求             功能网元层打包在一起，由同一厂商提供，硬件由运营商选择
较高；媒体转发面设备主要包括会话边界控制器（SBC）、P/           其他厂商提供；由于对硬件的故障定位相对于虚拟机要简单，
SGW、MGW等，主要处理数据包的转发、编解码转换、数据流的          此方案的故障定位和性能优化问题将大幅简化，对运营商的技
加密等，对数据包的转发性能要求较高。                      术要求相对低一些，在现阶段可行性更高。第四种方案是将硬
      网络功能虚拟化是指在传统的电信设备中，引入了虚拟          件、虚拟资源层、虚拟功能网元完全解耦，可以看作是第二种
机，实现电信应用与硬件的解耦，由于引入虚拟机，不可避免             和第三种方案的叠加；此方案可以获得最大限度的灵活性，可
的带来了一定的性能损失。由于电信网络对性能、可靠性的要             以对硬件资源、虚拟资源实现快速的调度和灵活管理，同时也
求较高，这对虚拟网元的性能实现带来了较大的挑战。虚拟化             带来最复杂的故障定位和性能优化问题，此方面业界有一些运
之后，如果不加优化，虚拟机的I/O处理能力下降比较严重，难           营商在尝试和探索，但距离商用尚有距离。
以满足媒体转发面大量包处理的要求。针对这种情况Intel 等                综合来看，网络功能虚拟化的技术方案各有优缺点，不同
厂商提出了单根IO虚拟化技术（SRIOV）、数据平台开发套件
（DPDK）技术优化虚拟机的I/O处理性能，取得了显著的成果，
但主流厂商的商用产品尚未成熟，同时对于数据流的加解密处

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