NFV让电信网络更Soft、更Green

本刊记者 | 张鹏

对话中国移动研究院绿色通信研究中心主任 崔春风

事实上，中国移动对于网络架构的“软硬件解耦”早有规划。这一点，无论是从中国移动早期在无线接入网提出的C-RAN，还是针对核心网发布的DSN白皮书中都有所体现。

崔春风中国移动通信研究院绿色通信研究中心主任。北京邮电大学博士毕业，加入中国移动研发中心（研究院前身），主要负责无线网络新技术研究及国际标准化工作。目前主要研究兴趣包括：绿色无线通信新技术，无线网络功能虚拟化及5G关键技术预研等。

传统电信设备中，异构环境下的网络资源的调度和配置存在很大难度，同时引发的高复杂度和高成本问题也是越发凸显，运营商们迫切希望构建全新的网络架构——以开放取代封闭、以通用替代专有——将原本不同专有网元设备的网络功能提取出来虚拟化，并运行在统一的通用服务器平台上。

在去年初，中国移动连同七家海外运营商共同发起了ETSI网络功能虚拟化行业规范工作组（NFV ISG）。如今，中国移动作为NFV的核心成员，已经广泛参与到该工作组下各个分项目组的研究工作中。

事实上，NFV并非什么新生技术，早在电信网络实现软交换时，NFV的思路就已有所体现。中国移动研究院绿色通信研究中心主任崔春风博士告诉记者：“中国移动早在几年前就已经在思考能否以通用平台替代专有设备，这些年不断地持续研究，在与国外几家主流运营商的交流中，大家的观点也是不谋而合。”

那么，业界如何看待NFV的未来发展，NFV究竟存在哪些适宜的应用场景，目前NFV已取得怎样的成果，本期崔春风博士将为您一一揭晓。

NFV工作组不是定标准而是提需求与架构

Q：NFV ISG由多家运营商共同发起，为何全球范围内的运营商都将电信网络的未来聚焦于NFV，NFV对于电信网络而言究竟具有何种意义？

A：目前的电信网都是运行在软硬件一体的专用设备上，导致设备采购成本与网络运维成本都居高不下。通过网络功能的软化，将软硬件解耦，采用通用的硬件平台，而把不同的网络功能以软件的方式运行在统一的硬件平台上，能够最大化降低硬件成本及运维成本；结合软件的虚拟化功能实现资源的高效利用，从而更加绿色和节能；并且能够更灵活地开放网络能力，便于更快地引入包括第三方开发者在内创新业务和应用，增加运营商网络的价值。

Q：中国移动作为国际上仅有的几家发起成员之一，参与成立NFV标准工作组的初衷是什么，中国移动在其中扮演怎样的角色？A：在2012年10月，中国移动与其他七家海外运营商（AT&T、英国电信、德国电信、Orange、意大利电信、西班牙电信公司和Verizon）联合发起成立了网络功能虚拟化工作组，并联合撰写发布了《网络功能虚拟化白皮书》。需要重点提及的是，NFV工作组并不是像3GPP那样的标准化组织，其目的在于提出明确的目标和需求、搭建网络架构，进而完成原型验证、演示实验等助推NFV落地的实质性工作。目前，NFV标准组的规划时间为2年——从2012年10月到2014年底，基本实现该组织机构的健全与完善，同时实现对NFV的概念定义和系统架构的制定，同时理清不同接口的标准化进程。论及NFV的初衷，正如它名称所表示的，让网络功能虚拟化，也就是将原本置于专有网元设备上的网络功能剥离出来，虚拟化并运行在x86/ARM通用服务器平台上，从而打破传统电信网络“软硬一体化”格局，NFV工作组最终是希望构建一个基于通用交换、存储、计算平台，运行虚拟化网络功能，实现网络资源按需分配和自动化配置管理的下一代电信网络。

NFV与专有设备的差距正在缩短

Q：基于现网情况，实现NFV并不是短期就能做到，运营商应该如何规划这一过渡阶段，哪些网络环节可以率先成为实现NFV的突破口？

A：个人认为，现阶段运营商在对网络处理能力、实时性需求不那么高的网络环节中尝试NFV，然后逐步扩展到所有网元。。

事实上，中国移动对于网络架构的“软硬件解耦”早有规划。这一点，无论是从中国移动早期在无线接入网提出的C-RAN，还是针对核心网发布的DSN白皮书中已有所体现。而NFV工作组的建立，更是让中国移动与海外运营商就电信下一代网络发展的趋势达成了共识，同时使得运营商对NFV的需求更加明确。

通过几年的研究，中国移动已经小有斩获。基于通用服务器实现软件网络功能的想法，我们联合厂商成功做出了一个完全基于x86平台具有物理层加速器的无线基站DEMO，并成功打通了第一个连接EPC的端到端的商用电话。这也证明了，x86服务器+加速器完全可以处理无线网络信号，已经具备了加载和运行网络功能的能力。

而在核心网一层，中国移动在其DSN的项目研究中，也成功验证了基于x86平台上的虚拟机可以运行核心网控制功能的设想。

Q：基于通用IT平台虚拟化实现的网络功能与专用

网络设备相比，在性能、速率以及功耗方面是否存在一定的差距？

A：当然，在我们不断对NFV进行原型机测试和验证的同时，我们也发现了很多问题。毕竟现在而言，基于标准的x86平台性能还无法与传统专用电信平台同日而语，但是我们更加看到，这中的差距正在逐渐缩小。

比如在试验中，无线载波物理层信号处理对于CPU的占用率过高，导致了通用平台的整体性价比降低；在不考虑虚拟化技术情况下，通用平台因其通用性，也导致功耗要明显高于传统专用设备。

但是，这些劣势并非无法解决。我们的做法是，在通用服务器平台增加硬件加速器，专门处理算法比较固化的以及非常消耗通用CPU处理资源的功能模块，其余的功能则运行于通用平台上；还可以采取虚拟化方式将多个服务器或多个CPU的核搭建成资源池的形式，根据业务负荷实现资源的实时开闭和调配，从而降低功耗。

目前，基于C-RAN的通用平台无线基站能力已经得到初步验证并将逐渐成熟，未来将进行小规模的试点应用，相信在不久的将来会有厂商推出商用产品。

NFV的突破瓶颈在效率和功耗

Q：相较于园区网、因特网而言，电信网络最大的特点在于其高标准的电信级可靠性，那么在NFV的过程中，IT的基因将不断植入电信网络的底层环节，运营商能否继续保证其高达5个9的网络可靠性？

A：保证网络高可靠性一直是运营商的核心竞争力，在逐渐向NFV过渡和演进的过程中，虽然目标不曾改变，但我们实现的方式方法在不断做调整。在过去，运营商保证高可靠性的方法是，网络上每个网络节点的网元设备都要保证99.999%的连接可靠性，进而实现整个大网络拓扑下的电信级服务。但现在我们的思路是，将注意力从单点转向全局，每个节点不再投入昂贵的网络设备，反而采用相对廉价的服务器等IT设备通过虚拟化、云计算等方式，网络功能彼此备份，一旦出现问题业务可以迁移至其他设备上，由此也实现了电信网良好的可靠性。

这与谷歌数据中心的建设思路相类似，虽然采购的都是定制化、配置较低的x86服务器，但通过合理的搭建和新技术引入，谷歌数据中心依然维持了很高的安全性能，并且成为全球数据中心节能的典范。中国移动的DSN实现了基于DHT的分布式核心网，也验证了这个思想。

Q：鉴于中移动在NFV领域的前期探索与研究，您认为目前NFV亟需提高和改善的关键点在哪？

A：NFV目前的关键突破点在于提升效率和降低功耗。目前，我们虽然通过原型机的方式验证了“电信网络通用平台”的正确性和可行性，但距离真正的商用化和市场化显然还有一段较长的道路。

毕竟传统的电信设备经过长久的积累，对于特定网络节点某一功能已经做到了最大化的适配度和专用化，其效率和能耗都在理想的状态中。而现在，我们要以一个通用化的平台去适配各种不同的网络功能，从原来的“一对一”变成“一对多”，这种革命性的网络变化在功耗和效率以及实时业务的虚拟化，还存在诸多难度。

目前，我们已经提出了增加硬件加速器的方式，来分担复杂度较高的功能模块进而提升效率和降低功耗；并且也做了许多实时虚拟化方面的优化工作。但在未来，还需要运营商和各设备厂商共同努力，推动NFV不断完善和进步。

毕竟NFV对于电信运营商而言，意义重大，它的实现不仅可以大幅缩减运营商的建网成本，同时x86标准所具备的开放性，也将帮助运营商在未来缩短新业务的开发周期，释放更多网络能量，比如在无线接入层，基站不仅仅是处理和传递网络信号，同时也可挖掘其定位、内容推动等方面的能力。