NFV网络功能虚拟化基本原理及应用
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一、什么是NFV ？ 二、NFV关键技术 三、产业推进情况 四、NFV带来的影响
2
通信网络技术发展趋势
纵观移动通信网络发展历程，在经历了模拟通信、数字通信、端到端IP化后， 当前通信网正逐步迈向基于虚拟化、软件化等ICT融合技术的通信4.0时代
通信1.0：模拟化 通信2.0：数字化
通信3.0：IP化 （CT over IP）
NFV试图打破传统电信设备的竖井式体系，将通信网元功能分层解耦并引 入新的MANO管理体系实现网元全生命周期管理。
网管系统 IMS EPC HSS …
vIMS
网管系统 vEPC vHSS … 虚拟化资源 硬件资源
MANO
四大基本特征
虚拟化
采用开放的 Hypervisor和资源管 理软件将电信业务的软
化软件生成虚拟计算机，供上层应用使用
关键变化2：传统设备中单个网元独享专
用硬件变化为各网元共享通用x86服务器
虚拟化网元架构 网元软件
消息分发 链路管理 DB 业务 中间件
操作系统 虚拟机 虚拟机 虚拟机 虚拟机
Hypervisor/虚拟机监控器
COTS
6
网络虚拟化后的网络结构图
NFV改变现有通信网络设备软硬件一体化部署模式，使设置在一个数据中心机房
通信网 IP承载（BICC/SIP）
通信4.0：IT化 （虚拟化，ICT融合）
软件 硬件
控制 转发
分离 解耦
1G为代表，模拟化 通信
2G为代表，数字化 通信
3G/4G逐渐发展，从软 交换到IMS，最后到 VoLTE完成彻底IP化
NFV/SDN是ICT化的催 化剂，驱动IT/CT走向
融合
• 电信网络过去十年的变革核心是IP化，其特征是CT的设备形态及网络实质，
IP化承载的外在通信方式
• 电信网络下一步变革的核心是IT化，采用IT化的内在实现形式及设备形态，保
留CT的网络内涵和品质
3
NFV是什么？
NFV：Network Function Virtualization
+ 网络功能
虚拟化
即传统电信设备实现的功能。传统 电信设备，如MSC、MME、CSCF、
P-GW等均为网络功能实体
Other reference points
VNVNFFM
Manager(s) Vi-Vnfm
Or-Vi
InVfriVratsutIarMulicsteudre
Manager(s)
Main NFV reference points
VNFM： 虚拟化网 元生命周 期管理
VIM：硬 件管理和 虚拟资源 管理
虚拟化层（VVirMtualWisaatiorneL, aKyeVr M, Xen）
Nf-Vi
Vl-Ha
Computing
硬S件tora资ge 源HardwaNreetrwesoorukrces
H计ard算ware
Ha存rdw储are
Ha网rdw络are
Execution reference points
VNF: Virtual Network Function
NFVO: NFV Orchestrator
VNFM: Virtual Network Function Management
VIM: Virtual Infrastructure Management
8
目录
一、什么是NFV ？ 二、NFV关键技术 三、产业推进情况 四、NFV带来的影响
软件化
NFV将传统通信网络设备功能软件化，通过特定的虚拟化技术，基于IT 通用的计算、存储、网络硬件设备实现电信网络功能，NFV将实现传统电信 产业与IT产业的深度融合。
4
NFV的基本特征
NFV于2013年在ETSI由13家运营商发起研究，是云计算在IT业取得巨大成功的 大背景下提出的，其工作目标是增强系统灵活性，实现网络及应用的快速部署、灵活 扩容和缩容。NFV的关键核心是通过虚拟化技术、基于通用IT硬件实现电信功能节点 的软件化，被认为是未来通信网络的基础技术。
9
1、虚拟化技术（1/3）
虚拟化指将一台物理计算机系统虚拟化为一台或多台虚拟计算机系统。每个虚拟计算机系统 都拥有自己的虚拟硬件（如CPU、内存和设备等），来提供一个独立的虚拟机执行环境。通过虚 拟化层的模拟，虚拟机中的操作系统认为自己仍然独占一个系统在运行。这个虚拟化层称为虚拟 机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）
硬件分离
通用IT基础设施
统一的标准化IT计算、 存储、网络基础硬件
云化管理
应用和业务的生 命周期管理， 虚拟资源配置
网络自动化
可与SDN结合，使用 SDN技术自动化配 置网络
5
单个NFV虚拟化网元物理结构的变化 传统电信设备系统架构 网元软件
消息分发 链路管理 DB 业务
中间件 操作系统
ATCA 关键变化1：新增虚拟化层，即通过虚拟
• NFV技术实施后，理论上讲，网络扩容、业务开放将发生以下变化：
– 在不同应用间均衡 – 扩容灵活、快速响应：网络扩容通过新增虚拟资源的形式实现，多数不涉及新增硬件调测7
网络虚拟化后的系统架构图（3+2架构）
网络虚拟化后的系统架构将由“通信域3层”+“管理域2套”共同组成，即： 通信域：硬件资源层、虚拟资源层和网络功能层三层 管理域：除传统OMC/OSS等网管系统外，新增加云管理（MANO）系统
中的各虚拟通信网元，通过统一的虚拟资源层，部署到共享的通用云资源池（服务器、
存储系统等）中。
传统通信机房
数据中心机房
虚拟化
网络功能层： 软件实现的虚 拟化功能网元， 可 以 是 IMS 、 EPC等网元
虚拟资源层： 实现虚拟机资 源生成、调度、 删除等功能
硬件资源层：
云化系统中的 X86服务器、存 储设备、IOS等 IT类设备
EMS 1
OEMMS 2C
EMS 3
Ve-Vnfm
VNF (CVNSFC1F)
VNF (MVNMF 2E)
VNF VN(…F 3)
NFVI 虚拟计算
Vn-Nf
虚拟计算
虚拟计算
虚V拟irt存ual储 C虚om拟p网uti络ng
虚V拟irtu存al储 虚St拟ora网ge络
虚Vi拟rtu存al 储 虚Ne拟tw网ork络
网络管理
OSOSSS//BBSSSS
Service, VNF and Infrastructure Description
Os-Ma Se-Ma
云管理 NFV Management and Orchestration
ONrchFeVstrOator
Or-Vnfm
NFVO： 统一的资 源管理和 调度
网络功能层 虚拟资源层 硬件资源层
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通信网络技术发展趋势
纵观移动通信网络发展历程，在经历了模拟通信、数字通信、端到端IP化后， 当前通信网正逐步迈向基于虚拟化、软件化等ICT融合技术的通信4.0时代
通信1.0：模拟化 通信2.0：数字化
通信3.0：IP化 （CT over IP）
NFV试图打破传统电信设备的竖井式体系，将通信网元功能分层解耦并引 入新的MANO管理体系实现网元全生命周期管理。
网管系统 IMS EPC HSS …
vIMS
网管系统 vEPC vHSS … 虚拟化资源 硬件资源
MANO
四大基本特征
虚拟化
采用开放的 Hypervisor和资源管 理软件将电信业务的软
化软件生成虚拟计算机，供上层应用使用
关键变化2：传统设备中单个网元独享专
用硬件变化为各网元共享通用x86服务器
虚拟化网元架构 网元软件
消息分发 链路管理 DB 业务 中间件
操作系统 虚拟机 虚拟机 虚拟机 虚拟机
Hypervisor/虚拟机监控器
COTS
6
网络虚拟化后的网络结构图
NFV改变现有通信网络设备软硬件一体化部署模式，使设置在一个数据中心机房
通信网 IP承载（BICC/SIP）
通信4.0：IT化 （虚拟化，ICT融合）
软件 硬件
控制 转发
分离 解耦
1G为代表，模拟化 通信
2G为代表，数字化 通信
3G/4G逐渐发展，从软 交换到IMS，最后到 VoLTE完成彻底IP化
NFV/SDN是ICT化的催 化剂，驱动IT/CT走向
融合
• 电信网络过去十年的变革核心是IP化，其特征是CT的设备形态及网络实质，
IP化承载的外在通信方式
• 电信网络下一步变革的核心是IT化，采用IT化的内在实现形式及设备形态，保
留CT的网络内涵和品质
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NFV是什么？
NFV：Network Function Virtualization
+ 网络功能
虚拟化
即传统电信设备实现的功能。传统 电信设备，如MSC、MME、CSCF、
P-GW等均为网络功能实体
Other reference points
VNVNFFM
Manager(s) Vi-Vnfm
Or-Vi
InVfriVratsutIarMulicsteudre
Manager(s)
Main NFV reference points
VNFM： 虚拟化网 元生命周 期管理
VIM：硬 件管理和 虚拟资源 管理
虚拟化层（VVirMtualWisaatiorneL, aKyeVr M, Xen）
Nf-Vi
Vl-Ha
Computing
硬S件tora资ge 源HardwaNreetrwesoorukrces
H计ard算ware
Ha存rdw储are
Ha网rdw络are
Execution reference points
VNF: Virtual Network Function
NFVO: NFV Orchestrator
VNFM: Virtual Network Function Management
VIM: Virtual Infrastructure Management
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目录
一、什么是NFV ？ 二、NFV关键技术 三、产业推进情况 四、NFV带来的影响
软件化
NFV将传统通信网络设备功能软件化，通过特定的虚拟化技术，基于IT 通用的计算、存储、网络硬件设备实现电信网络功能，NFV将实现传统电信 产业与IT产业的深度融合。
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NFV的基本特征
NFV于2013年在ETSI由13家运营商发起研究，是云计算在IT业取得巨大成功的 大背景下提出的，其工作目标是增强系统灵活性，实现网络及应用的快速部署、灵活 扩容和缩容。NFV的关键核心是通过虚拟化技术、基于通用IT硬件实现电信功能节点 的软件化，被认为是未来通信网络的基础技术。
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1、虚拟化技术（1/3）
虚拟化指将一台物理计算机系统虚拟化为一台或多台虚拟计算机系统。每个虚拟计算机系统 都拥有自己的虚拟硬件（如CPU、内存和设备等），来提供一个独立的虚拟机执行环境。通过虚 拟化层的模拟，虚拟机中的操作系统认为自己仍然独占一个系统在运行。这个虚拟化层称为虚拟 机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）
硬件分离
通用IT基础设施
统一的标准化IT计算、 存储、网络基础硬件
云化管理
应用和业务的生 命周期管理， 虚拟资源配置
网络自动化
可与SDN结合，使用 SDN技术自动化配 置网络
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单个NFV虚拟化网元物理结构的变化 传统电信设备系统架构 网元软件
消息分发 链路管理 DB 业务
中间件 操作系统
ATCA 关键变化1：新增虚拟化层，即通过虚拟
• NFV技术实施后，理论上讲，网络扩容、业务开放将发生以下变化：
– 在不同应用间均衡 – 扩容灵活、快速响应：网络扩容通过新增虚拟资源的形式实现，多数不涉及新增硬件调测7
网络虚拟化后的系统架构图（3+2架构）
网络虚拟化后的系统架构将由“通信域3层”+“管理域2套”共同组成，即： 通信域：硬件资源层、虚拟资源层和网络功能层三层 管理域：除传统OMC/OSS等网管系统外，新增加云管理（MANO）系统
中的各虚拟通信网元，通过统一的虚拟资源层，部署到共享的通用云资源池（服务器、
存储系统等）中。
传统通信机房
数据中心机房
虚拟化
网络功能层： 软件实现的虚 拟化功能网元， 可 以 是 IMS 、 EPC等网元
虚拟资源层： 实现虚拟机资 源生成、调度、 删除等功能
硬件资源层：
云化系统中的 X86服务器、存 储设备、IOS等 IT类设备
EMS 1
OEMMS 2C
EMS 3
Ve-Vnfm
VNF (CVNSFC1F)
VNF (MVNMF 2E)
VNF VN(…F 3)
NFVI 虚拟计算
Vn-Nf
虚拟计算
虚拟计算
虚V拟irt存ual储 C虚om拟p网uti络ng
虚V拟irtu存al储 虚St拟ora网ge络
虚Vi拟rtu存al 储 虚Ne拟tw网ork络
网络管理
OSOSSS//BBSSSS
Service, VNF and Infrastructure Description
Os-Ma Se-Ma
云管理 NFV Management and Orchestration
ONrchFeVstrOator
Or-Vnfm
NFVO： 统一的资 源管理和 调度
网络功能层 虚拟资源层 硬件资源层