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NFV大规模化商用部署前的回顾与反思(二)

宋辰- 2018.01.17 14:43 0条评论 网络通信

通过上期的文章,各位读者想必对NFV的发展历程有了一定的了解。接下来,我将继续为大家解读全球运营商NFV的整体情况、典型海外运营商NFV的发展思路以及我国运营商NFV的发展情况。

二、全球运营商NFV整体情况

2017年,从整体上讲,全球主流运营商在NFV商用部署上大多采取相对稳健的做法,大规模的NFV商用化部署尚未开始。

主要的虚拟化商用部署集中在以下几个方面:

  • 核心网,主要包括vEPC、vIMS、vPCRF等;

  • 边缘及汇聚网络设备,如vBNG/vBRAS、vSBC、vCDN等;

  • 面向客户的创新业务,如vCPE、 SD-WAN、Live-TV(瑞士电信)等。

尽管多数运营商希望网络尽快演进到NFV/SDN,但许多电信运营商发现,NFV的实施过程比他们最初以为的更为困难,有些进展甚至比预期的更慢。纵观全球,NFV技术仍处于相对初级的阶段,有许多问题有待解决。

主要的问题包括:

  • NFV技术的可靠性和稳定性还有待验证;

  • 虚拟化及传统网络共存给网络运维带来的挑战;

  • 多厂商环境使得厂商和运营商的网络虚拟化更加复杂,厂商定位和解决网络问题的责任范围方面存在不确定性,NFV集成部署和管理能力成为关键;

  • 互操作性相比预期面临着更大的挑战,因为标准缺乏成熟度,现有的 ETSI规范(不含2017年8月份新发布的SOL规范)不足以实现多厂商之间无二义性的对接,测试也由于缺乏完整的规范实现而受到阻碍;

  • 运营商不仅希望摆脱私有功能和专用硬件,还希望能够动态扩展这些网络功能,实现云规模的灵活性和效率。但目前大部分VNF只是从旧的平台移植到虚拟机中运行,并非基于云原生设计,不能带来真正的云效益;

  • 从垂直烟囱到水平职能的转换造成各部门缺乏问责制和责任,许多企业缺乏明确的框架来定义这些概念,造成职责模糊。

经过这一两年的实践摸索,运营商针对解决上述问题已经积累了一定的经验。在2018年,预期将有更多NFV规模化商用部署,除了虚拟化部署之外,运营商在今年也会进一步探索对NFV进行云化商用部署。

三、典型海外运营商NFV发展思路

部分运营商从NFV发展之初就开始着手考虑基于NFV的整体战略和思路,在NFV发展过程中,根据自身的实际情况,主导制定了相对明确的顶层设计思路、技术架构与商用路线,并通过与厂商、开源软件/开源硬件社区的广泛合作等方式,扎实地推进了NFV的落地和商用化部署。这些运营商为我们提供了在NFV实践方面很好的参考,典型的如AT&T和SKT等。

(一)AT&T

在NFV/SDN等创新技术的驱动下,AT&T率先于2013年提出了Domain 2.0(D2)转型战略。AT&T的D2计划聚焦于运用云技术和网络虚拟化技术来提供服务,以降低基础建设与运营费用,显著提升运营的自动化能力。通过D2战略,AT&T计划在2020年网络虚拟化达到75%,并最终转型为一家软件公司。截止到2017年底,AT&T宣称其网络虚拟化程度已经达到55%。

为支持其向软件公司转型的战略,AT&T在NFV实践中一直坚持以开源软件为主的自主研发战略。其Domian 2.0计划包含4大支柱,如图7所示:

图7:AT&T NFV战略Domain 2.0的4大支柱

ECOMP/ONAP:在实现AT&T D2的主要目标方面,ECOMP具有关键作用。通过ECOMP可以快速地部署新业务(由AT&T或第三方创建),创建云消费者业务和企业级业务的新型生态系统,提升运营效率,增强网络为客户提供的价值。ECOMP是AT&T基于开源软件的自主研发平台,已在AT&T内部使用了2年多的时间,并于2017年2月与Open-O合并为著名的开源ONAP社区。AT&T致力于通过ECOMP/OANP的开源,将其打造为运营商下一代网络管理及编排的核心与事实标准,成为未来网络的Android系统。目前,已经有多家运营商,如Orange和Bell Canada等正在部署ECOMP/ONAP并进行业务测试。

AIC:AT&T集成云(AT&T Integrated Cloud)是AT&T网络转型的基础,是其创建可以运行多种虚拟网络功能的云化基础设施的关键。AT&T基于开源社区的OpenStack版本,自主研发了ORM等资源集中管控机制,采用DevOps方式开发和部署AIC。目前,AT&T已经在全球部署了接近100个AIC节点。在2018年推出的AIC下一个版本中,将支持基于Kubernetes的容器云,以更好地实现云原生VNF的部署。

VNF需求及指南:这些文档定义了VNF在电信云环境下的通用需求、对云原生VNF在设计层面、弹性、安全性以及DevOps支持上的要求以及与ECOMP进行交互实现自动化管理的相关要求。AT&T旨在通过这一系列关键文档的定义,支撑不同厂商的VNF在AIC云环境和ECOMP管理平台的无缝集成,更好地打造多厂商开放式的生态环境。

D2 ICE:VNF孵化与认证环境(Incubation & Certification Environment)。ICE提供了一组流程和自动化工具,使得VNF厂商可以基于VNF需求及指南,在ECOMP及AIC架构下实现VNF的快速孵化、验证,自动化完成VNF上架(Onboarding)的整个过程。2016年,AT&T通过D2 ICE对238个不同的VNF进行了验证(实际认证通过了132个)。随着工具的不断完善,单个VNF的验证时间也在逐渐递减。AT&T计划未来在1天之内完成单个VNF的集成验证工作。另外,AT&T还计划在不久的将来,在ICE平台内集成ECOMP API,从而使得VNF供应商、云提供商和其他第三方可以在ECOMP平台和AIC参考架构下以DevOps方式快速集成解决方案。D2 ICE于2017年5月已经在ONAP社区开源,用于实现VNF厂家在ONAP环境下的快速集成验证。

在NFV业务创新方面,AT&T重点打造的是其随选网络品牌 – Flexware。Flexware通过在客户侧部署定制化x86终端,为客户提供vRouter、 vSec以及vWAN等多种网络特性。用户可以通过自助服务界面对其业务进行控制。Flexware采用DevOps方式开发及部署业务,并通过对用户行为的大数据分析,完善用户故事点,实现业务功能的后续迭代。Flexware vCPE解决方案目前支持在全球200多个国家进行vCPE部署,2018年一季度将支持SD-WAN能力,并能通过应用层策略驱动实现智能边缘能力,实现从物理到虚拟到智能化的业务能力演进。

近期,AT&T还在以下两个NFV相关领域发布了创新成果:

  • 发布了开源AI平台 – Acumos。基于该平台,软件厂家可以方便地编辑、集成、打包及部署不同的AI微服务,并基于这些微服务快速开发上线AI应用。这些AI应用可以帮助更好地对NFV网络进行智能化管理;

  • 提出了开源白盒硬件的战略构想。AT&T致力于通过该战略,将传统封闭网络设备网元解构,除芯片层保留专属接口之外,建立芯片抽象层、架构层及网络操作系统层的开放式标准,形成新兴生态系统。开源白盒硬件解构的具体思路如图8所示:

图8:AT&T 提出开源白盒硬件解构新思路

(二)SKT

作为 NFV及5G网络的先驱者之一,SKT希望基于NFV/SDN重构的网络实现“平台服务提供商”战略,重点打造生活方式增强平台、先进媒体平台及IoT业务平台等,建立开放式的生态系统。为满足平台型业务战略发展要求,SKT于2016年7月首次提出基于NFV/SDN的ATSCALE顶层设计框架,作为其未来电信基础设施的创新方向和网络重构的目标(如图9所示)。

图9:SKT NFV/SDN顶层技术架构 - ATSCALE

ATSCALE采用按技术域划分的不同项目群方式进行验证及实施,目前包含SDRAN、vCore、uCTN、Unified-O以及NG-OSS等5大技术领域共16个项目。

在NFV商用方面,SKT从2015年开始就实现了vEPC及vIMS网络的商用部署,在2017年新上线EPC网元的80%都是vEPC方式(同时计划从2019年开始,100%全面部署vEPC产品)。另外,SKT于2017年7月上线了基于自研的商用T-MANO产品,用于对其部署的NFV网络进行统一管理。SKT计划在未来发布T-MANO的API接口,以更好地支持VNF厂商在T-MANO环境下的开发集成。

四、国内运营商NFV发展情况

国内三大运营商都高度重视NFV发展,均分别规划了面向NFV的顶层战略思路,如中国移动的NovoNet2020愿景、中国联通的CUBE-Net战略以及中国电信的CTNet2025网络架构白皮书。在此基础上,各运营商分别制定了阶段性工作重点,同时一直积极参与相关国际组织工作、推进标准和开源成熟,促进NFV产业链发展,主动迎接网络转型和演进,这其中最有代表性的是中国移动。

(一)中国移动

在推进 NFV 技术成熟的过程中,中国移动从整体上部署了两条工作主线。一个是面向商用的 NFV 现网试点,另一个是面向未来网络目标架构的 NovoNet试验网。一方通过 NFV现网试点,有序推动 NFV 商用的落地;另一方面利用NovoNet试验网,进行新技术的实验和验证,验证未来网络的目标架构(如三层解耦的技术要求、ONAP 的自主开发等等)。这两条工作线相辅相成,交替前行。

(1)NovoNet试验网

NovoNet试验网工作有三个主要目的:第一是重构电信网络的基础设施,即利用电信集成云TIC基于云化构建整个电信网络的基础设施;第二是重构网络的新功能,面向5G利用微服务以及SBA架构重新设计未来网络功能(即前文NFV发展的第4阶段-分解重构);第三个目的是以ONAP为核心组件,重构下一代网络的OSS系统。

整个NovoNet试验网工作分为三个阶段。2017年,中国移动在北京、上海、浙江和广东四个省启动了NovoNet试验网一阶段工作,主要目的是和厂商联合主导进行面向多业务的统一资源池TIC集成部署以及三层解耦下的部分业务场景(vEPC、vCPE以及E-BoD等业务)测试。为了深入研究TIC的关键能力和技术,中国移动在一阶段几乎对所有主流 IT 厂家的虚拟层进行了摸底测试,并且实现了这些 IT厂商虚拟层与 CT 厂家网元的功能层对接测试。

目前一阶段工作已经基本完成。即将启动的NovoNet二阶段试点工作,将重点开展以ONAP为主的跨厂商TIC平台系统集成与协同编排,同时新增vCDN、vBRAS等业务场景。

(2)现网试点测试

针对NFV商用部署,中国移动很早就进行了相关规划和准备工作。从2015年10月份核心网NFV云化试点正式开始,到2017年11月试点结束为止,中国移动组织九个厂商在六省市进行了三个阶段的外场试点测试工作。这三个阶段的试点测试工作各有侧重:第一阶段以验证NFV关键能力为主;第二阶段全面聚焦软硬解耦的技术架构、细化虚拟层的功能、性能和可靠性要求、细化 MANO 的流程接口的要求;第三阶段则是针对NB-IoT、VoLTE以及短信中心等业务,进行NFV端到端的业务能力验证。

为配合外场试点测试工作,中国移动组织总部、研究院、计划院等单位,联合相关厂家成立了硬件、虚拟层、VNF、MANO以及组网规划等五大NFV专题工作组,针对NFV商用相关的100多个关键基础问题进行了联合攻关,制定并完善了一系列技术规范和测试规范,为实验室及外场试点测试奠定了良好的基础。

在现网试点过程中,由于NFV相关国际组织标准化工作进展缓慢,中国移动依托ETSI标准,同时根据未来商用要求,大胆地进行了功能上的完善,形成了一系列自主创新成果,例如:

  • 自主完善设计了MANO等关键功能的数据模型和相关接口的RESTful协议,以实现多厂家之间的互操作;

  • 扩展了NFVO能力,通过将FCAPS能力与NFVO能力整合,形成NFVO+,以更好地满足商用网络的运维要求;

  • 在VIM功能之外,增加了PIM功能,以实现对硬件资源的统一管理,更好地满足商用网络的要求;

  • 提出了VNF与PNF混合组网的组网规划,以更加稳妥地方式推进商用落地。

集成商是基于多厂商环境下的NFV网络部署的关键角色之一。中国移动历时两年多、三个阶段的外场测试工作的集成商角色不仅包括传统的CT厂商,也包括了HPE公司等IT 厂商。在这个过程中,相关厂商也积累了丰富的集成经验。

(3)小业务平台网元试商用

2017年底,中国移动浙江公司成功地实现了小业务平台网元(包括IMS固网彩铃业务、一机双号业务等系统)的三层解耦试商用部署,以积累NFV商用的网络运行经验和人员培养储备,并为后续核心网网元的商用化部署做准备。

(二)中国联通

中国联通在NFV发展早期就积极跟踪并开展了一系列前期研究,包括在2014-15年与HPE、中兴通讯合作完成ETSI PoC #27 项目-基于vEPC和vIMS的VoLTE业务。最近两年,重点推进了NFV相关的落地工作,并率先完成了国内NFV首例集采招标工作,具体包括:

  • 以服务企业客户为聚焦点,构建基于NFV/SDN的产业互联网基础设施,发布了面向企业的随选网络产品;

  • 成立了中国的CORD的产业联盟,重构数据中心,推进电信云的基础设施和边缘云的建设;

  • 以固网城域网vBRAS,移动核心网元vEPC、vIMS功能虚拟化为切入点,开展网络云化的试点和试商用工作;

  • 2017年重点开展了vEPC分层解耦试点测试工作。基于测试成果,2017年8月启动了基于NFV的云化NB-IOT物联网核心专网分组网设备集采。这是全国首例NFV集采项目,本次集采中明确了由虚拟化层厂商负责NFV商用的系统集成工作。

(三)中国电信

中国电信在CTNet2025目标架构和转型3.0战略指导下,制定了在近期(2016-2019年)选择部分代表性网元和系统引入NFV的策略。

围绕部分网元引入NFV的网络云化工作策略,近两年中国电信做了多方面的工作,包括:

  • 结合VoLTE的需求,部署了全球最大规模的两层解耦vIMS网络;

  • 面向城域网内大并发、小流量的场景,开展了vBRAS试点和试商用,完成了vBRAS三层解耦及面向vBRAS统一编排管理的NFV全解耦测试;

  • 由集团统一规划,中国电信广州研究院组织实施了vIMS 多厂商三层解耦暨NFVI技术测试。基于初期测试结果,中国电信于2017年9月发布了NFV基础设施层及MANO系统企业标准,并明确了今后NFV建设要遵循三层解耦、统一云管系统等原则要求。

相比其他国内运营商,中国电信最早明确了通过统一NFVI层标准建立三层解耦、避免NFV软烟囱,CT云与IT云采用统一的云管系统等重要原则,这对建立多厂商、开放的NFV生态环境至关重要。

尽管国内运营商在NFV的使用上以颇有成果,但相比海外运营商,国内运营商整体NFV商用进程并不快。究其原因是从多厂商互操作、VNF云化能力、端到端自动化水平等角度考虑,还存在着一些明显的问题和不足。这些问题具体表现为什么现象?企业应该如何处理?国内运营商后续的发展思路是什么?我会在下期文章中与大家分享,敬请期待。(作者:HPE大中华区NFV首席专家 赵华)

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