核心网虚拟化NFV技术在虚拟运营MVNO应用探讨

【摘 要】随着移动转售业务全面开放脚步的迫近，怎样加强转售业务的创新以及虚拟运营商如何借力发展等话题也成为讨论的热点。结合国外先进经验以及最新移动通信标准技术规范，探讨了移动最新技术NFV如何帮助虚拟运营商更好地在未来市场创新、快速推出新业务、扩大市场份额、提供市场竞争力，最终达到移动运营和最终用户的互惠互利等方面，并提供了新技术如何在MVNO场景下应用的思路分析。

【关键词】移动虚拟运营 网络虚拟化 新技术应用

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）09-0009-04

1 引言

自2013年移动通信转售业务试点方案发布以来，民资主导的转售业务顺利起步并迅速发展，在与基础电信业务经营者的竞合中给通信产业注入了新的活力。而时至今日，随着移动转售业务全面开放脚步的迫近，怎样加强转售业务的创新以及虚拟运营商如何借力发展等话题也成为讨论的热点。

现在社会是服务型社会、创新性社会。移动虚拟运营商如果仅仅依靠传统的网络租赁，显然无法快速自主地引入新业务，为客户带来价值。因此虚拟运营商自建移动核心网，逐步从Wholesaler转型成Full MVNO（Mobile Virtual Network Operator，移动虚拟运营），完全自主控制自己的核心网、业务平台，并基于该平台灵活快速引入差异化业务，这是成功的关键。

Full MVNO运营商在建网初期就需要正视并认真思考如何提高网络管理灵活性和设备的利用率，并降低网络运维成本。目前移动核心网基于传统专有硬件为主导的设备产品架构和基于预研规划的建设模式已经难以适应移动网络物联网时代高速业务发展的要求，需要利用新技术来支撑新的业务模式对网络资源定制化的需求，快速推动新业务应用于市场。

信息通信技术快速融合的行业背景下，电信网络将借助于网络功能虚拟化技术，推动网络向基于云化、开放的网络架构演进。提高网络设备的利用率，降低运营商OPEX/CAPEX支出，同时更重要的是通过灵活快速的部署定制化业务，为用户带来更佳的业务使用体验，为运营商带来新的利润增长契机。

2 我国虚拟运营现状分析

截至2015年底，我国虚拟运营用户数已超过2000万。自2013年底前首批企业获取虚拟运营牌照以来，共有42家企业获得虚拟运营试点牌照。自2014年3月底第一个虚拟运营商以170号段面向市场公开推广手机用户以来，目前已有39家虚拟运营商正式放号，其中7家企业用户数超过百万用户，市场占有率最大的虚拟运营商用户规模已经超过400万。

移动通信转售业务两年的试点期已经落幕，虚拟运营商这一新角色也历经了第一轮的市场洗礼，移动转售用户规模突破两千万。作为民资进入电信业的重要一环，在工信部眼中，这份两年答卷“基本达到预期”。但这离虚商们的目标还太远，2016年虚商们将何去何从？

日前，工信部向三大电信运营商及全体虚拟运营试点企业发布了关于移动通信转售业务批发价格调整的指导意见，希望通过调整移动业务转售批发价格来扶持虚拟运营商的良好发展，进一步提升移动市场竞争力，提高业界良性发展。业内认为，该指导意见对一直困扰虚拟运营商的批零倒挂会有一定改善，但无法彻底扭转虚拟运营商的亏损局面。与三大运营商相比，虚拟运营商在用户数量、服务直流、品牌影响力等方面都存在巨大差距。

42家虚拟运营商内部的表现也相差很大，乐语通讯和巴士在线业务发展受到很大挫折，连连科技也遇到经营问题不得不收缩调整业务。总体来看，虚拟运营商用户虽然增速很快，但基数太少，还难以形成大的气候来影响主流市场。虚商在快速成长的过程中经历着“成长的烦恼”，大家在集体烧钱，如何寻找健康的盈利模式成为共同痛点。

技术方面分析，导致虚拟运营商亏损的最重要原因是品牌影响力不够，难以推出吸引市场用户的拳头产品或套餐。与三大运营商相比，虚拟运营商知名度太小，这也就影响到了消费者对品牌的信任度。而移动通信说到底是联系人网络，或者说熟人网络，如果周边的生活圈内很少有人使用170号段号码，网间通话资费等问题会进一步禁锢新用户号段的发展。目前虚拟运营商虽然已经超过了2000万用户，但真正的用户忠诚度和粘度还有待提高。

所以目前来看，虚拟运营商需要进一步探索差异化产品和盈利模式，在细分市场里赢得用户，而这可能还需要持续的时间累计。按国外经验，持续投入3～5年才能实现稳定盈利。另一方面除了开源，节流也很重要，而降低网络TCO就是最大的节流途径。需要通过虚拟化特有技术特性，降低网络部署和网络运维总体投入成本，通过开源节流来尽快提升虚拟运营商的市场盈利水平。

3 核心网虚拟化架构介绍

3.1 核心网虚拟化架构背景

近几十年来，移动通信技术发展演进迅速。为了承载不断提升的用户需求，运营商也在持续不断的对网络进行升级变革。移动通信市场从之前的2G、3G网络，到目前全面进入了高移动速率的4G LTE网络时代。核心网作为通信网络的核心控制层，存在着多种通信网络技术、协议和设备，使得核心网中网元设备数量较多、种类多样。同时，互联网OTT业务对移动运营商也带来了极大的挑战。电信运营商为了避免成为管道，都在加速管道智能化和能力开放化，核心网也必须适应这种变革。但是，传统核心网的架构、技术和建设模式使得核心网在适应这种变革的时候显得有些力不从心，主要原因可以归纳为以下三个方面：

协议标准化：通信网络网络从最初诞生就非常注重标准，甚至由标准推动行业发展。通信网络漫长的标准化周期，使得新旧技术的共存周期较长。

设备专用化：出于网络功能和性能方面考虑，通信设备通常使用专有架构，一种网络功能对应一个设备形态。因此造成无论实现何种业务，无论起始用户多少，都需要在初期根据预估的规模进行投资。

能力封闭化：传统电信网络使应用无法根据需求的差异性来最优配置网络资源，不能保证网络资源的最大化利用。

虚拟化技术能够实现基础设施资源的灵活共享，对于提升资源利用率和业务部署效率、降低运维成本等方面均有较大好处。

移动核心网引入虚拟化，带来如下好处：

（1）资源灵活调度

基于虚拟化的网络技术可以实现资源灵活调度。网络应用在不同的虚拟机可实现多版本部署，支持不同的用户、应用共享网络资源。能够很好的解决资源无法统一调度的问题，可以有效降低设备投资成本。

（2）网络规模快速灵活调整

网络虚拟化技术使网络软硬件平台可以通过软件的自动快速安装和缩扩容来快速实现网络规模变化，取代新的硬件部署，提升集成效率。实现网络规模的灵活快速动态调整。

（3）有效降低运营商采购和运营成本

网络虚拟化技术引入通用商业服务器替代传统的封闭时专有电信设备，在网络建设造价、设备功耗等方面可改善投入较高的局面。硬件和软件平台分离使网络能力部署可在统一的硬件平台上通过不同的专有应用软件模块实现，降低成本。

（4）快速引入新业务

移动基础运营商的电信基础网络需要把能力开放给第三方，通过开发的架构实现新业务的开发，创造新的利润增长点。通过核心网引入虚拟化NFV（Network Function Virtualization，网络虚拟化）概念，可以简化网络架构，集中部署控制逻辑网元，便于向第三方开放网络能力。

3.2 核心网虚拟化标准架构

为了更快地推动网络虚拟化理念和产品实现，2012年10月13家运营商在ETSI组织下正式成立网络功能虚拟化工作组（ETSI ISG NFV），致力于实现网络虚拟化的需求定义和系统架构制定。ETSI NFV工作组的主要目标是使各网元在开放的IT平台上实现功能集虚拟化，以更低的成本、更灵活的运营应对移动互联网时代灵活多变的业务动态需求，并摆脱对厂家专有硬件系统和封闭软件平台的依赖，致力于网络功能虚拟系统框架定义与设计，同时对关键技术进行相关研究并提供相关的差距分析。

由于网络虚拟化NFV技术颠覆了传统电信封闭平台的思想，引入灵活弹性部署资源管理等理念，因此，ETSI NFV提出了全新通用的NFV架构，如图1所示：

NFV技术主要由3个域构成：NFVI（NFV Infrastruc-

ture，网络功能虚拟化基础设施）、VNF（Virtualized

Network Function，虚拟网络功能）和MANO（Manage-

ment and Orchestration，NFV管理与编排）。

（1）VNF是网元功能的软件实现，运行于NFVI之上，通过一个个VM（Virtual Machine，虚拟机）实现传统移动网元逻辑实现。

（2）NFVI包括虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络，通过虚拟化层对计算、存储和网络硬件资源与其相应的虚拟化资源的调度，支持VNF的资源调用，比如COTS服务器、通用交换机等。

（3）NFV MANO在NFV框架中集中了所有虚拟化相关的管理编排功能，实现对NFVI和VNF的管理以及对网络业务编排。支持虚拟化的物理和软件资源和虚拟化网络功能VNF生命周期管理。

NFV概念架构为网络功能虚拟化在不同场景下的实现和应用提供了理论参考，虚拟化功能模块和虚拟化模块间胡同的接口标准也围绕概念架构进行了一系列的标准制定。

4 典型网络架构分析

4G时代，MVNO虚拟运营商除了提供有差异化的数据业务之外，还提供高清4G+语音以及更多的增值业务，这也是虚拟运营商提高自身盈利水平的一条出路。图2为基于核心网虚拟化NFV技术推荐的虚拟运营商MVNO网络架构。

目前业界COTS硬件服务器比较成熟，包括IT厂家比如HP、Dell、IBM，以及电信设备提供商中兴、华为、爱立信、CISCO等都可以提供高性能高集成通用硬件服务器。虚拟化软件方面也比较成熟，包括收费较高但功能成熟的VMWare、免费开放的OpenStack以及基于OpenStack之上各家自己扩展的虚拟化软件，比如Redhat、HP等。各大设备提供商和主流移动通讯全球大T运营商也做过很多集成化对接测试研究，包括中国移动、中国联通、中国电信、沃达丰集团Vodafone、意大利电信集团TI、西班牙电信集团Telefonica、德电集团DT等。在2015/2016年连续两年巴塞展上，移动核心网虚拟化都是作为热门技术话题，被各家参展企业进行主题展示，技术成熟度已经接近市场商用要求。

虚拟运营商把自建的Full MVNO核心网、增值业务VAS平台、网络运维计费BOSS平台统一到同一个硬件平台下，大大节省初期网络投资及后期网络运维成本。

最关键的是NFV架构提供开放的第三方应用服务器AS，可以很方便快速地引入新业务，提高虚拟运营商的市场竞争力。通过标准接口和开放架构，可以快速引入第三方业务，比如移动支付、智慧城市、智能家庭、大数据分析、广告定投、智能导航、国际商务套餐等，提升虚拟运营商的业务服务能力，增加业务吸引力，在未来虚拟化市场中扭亏为盈，抓住机遇，开创新局面。

5 结束语

在移动互联时代，国家通过政策层面给虚拟运营商提供了生存机会。但在实际市场运作过程中，虚拟运营商需要紧跟最新技术，挖掘新技术新应用，勇于创新，通过新技术的便利快速拓宽市场机会。基于网络虚拟化云化的NFV技术目前已经在全球大T运营商，比如德国沃达丰、德电、美国AT&T、英国BT、西班牙Telefonica、意大利意电、奥地利奥电、法国法电等发达国家和市场的电信运营商中完成了信息收集和理论可行性分析阶段、实验室概念验证阶段、测试局点功能验证阶段，目前已经聚焦在商用设备选型或者商用设备建设阶段，而网络虚拟化用于MVNO也是运营商重点关注点之一。国内中国移动、中国联通、中国电信以及相关研究院也在进行虚拟化技术概念验证测试阶段，中国移动甚至在陕西移动推出了基于虚拟化的4G语音VoLTE商用，所以基于虚拟化技术的MVNO虚拟运营商网络建设可以说技术上已经成熟，各方面包括基础移动运营商、虚拟运营商讨论清楚网络建设责任主题后，尽快推出商用落地方案，对我国虚拟网络运营方面会有很大的现实意义。而这些需要各方的通力合作和持续创新。

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