NFV與SDN基礎(chǔ)上的接入網(wǎng)虛擬化技術(shù)

韓冰

摘要

NFV與SDN是IT領(lǐng)域中出現(xiàn)的一種新型技術(shù)，在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)非常受歡迎的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)技術(shù)，無(wú)論是學(xué)術(shù)界，還是在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，人們對(duì)于這項(xiàng)新型技術(shù)的關(guān)注程度都非常高。本文首先介紹了在NFV與SDN的基礎(chǔ)上，接入網(wǎng)虛擬化技術(shù)的基本概念，接著闡述了它的分類標(biāo)準(zhǔn)，最后重點(diǎn)探討了其中的關(guān)鍵技術(shù)，以期為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】NFV與SDN 接入網(wǎng)虛擬化技術(shù) 資源共享

NFV主要是從“垂直”的角度出發(fā)，用于改造電信構(gòu)架，將電信網(wǎng)中的網(wǎng)元以虛擬化的方式連接到x86服務(wù)器上，以此來(lái)減少對(duì)特定硬件的依賴性。而SDN則是通過(guò)“水平”的方式，對(duì)傳統(tǒng)的IP路由架構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和改善，讓資源調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)控制能力更加的優(yōu)化。本文基于兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了接入網(wǎng)中的虛擬化技術(shù)，以此來(lái)保障接入網(wǎng)的靈活性。

1 接入網(wǎng)虛擬化技術(shù)的基本概念

基于NFV與SDN中的虛擬化技術(shù)，能夠?qū)⒃揪W(wǎng)元設(shè)備中的一體化功能，逐漸分解成為多個(gè)不同的功能組件，然后對(duì)這些組件進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，利用處理完的組件來(lái)進(jìn)行網(wǎng)元功能的重構(gòu)。其中，利用SDN就可以完成程序上的控制工作，而NFV則是對(duì)其中的硬件和軟件進(jìn)行優(yōu)化，讓“控制器”可以更為清楚的獲取功能組件中的各項(xiàng)信息。而在NFV基礎(chǔ)設(shè)施中，涵蓋了許多可以被虛擬化的硬件資源，如儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)資源等，此外，還包含了射頻天線資源，在虛擬化層能夠?qū)⑦@些連接在一起，實(shí)現(xiàn)軟件同底層硬件的有效銜接。

除此之外，虛擬網(wǎng)絡(luò)工程中，VNFs可以看作是虛擬化資源中的軟件，存在的目的是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基本功能。所以，利用網(wǎng)元功能將其中的硬件剝離開，對(duì)網(wǎng)元功能進(jìn)行細(xì)致的分解，最后按照業(yè)務(wù)的需求將重組之后的網(wǎng)元功能連接在一起?；贜FV與SDN在接入網(wǎng)中的控制和轉(zhuǎn)化，通過(guò)NFV架構(gòu)，讓接入網(wǎng)控制軟件化，屏蔽掉接入網(wǎng)中的差異化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的靈活性。

2 接入網(wǎng)虛擬化技術(shù)中的分類

2.1 業(yè)務(wù)需求和服務(wù)需求

在信息時(shí)代中，虛擬化可以看作是一種計(jì)算資源子集的一個(gè)過(guò)程，不會(huì)受到現(xiàn)有資源和物理因素的限制。反之，虛擬化還能對(duì)物理資源進(jìn)行組織與優(yōu)化，以一個(gè)更為高效的方式來(lái)使用資源。例如，在未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的功能中，就包含了業(yè)務(wù)需求和服務(wù)需求，用戶服務(wù)的預(yù)約，業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)量等。利用映射函數(shù)的方式能夠?qū)⑦@些業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為服務(wù)方面的基本需求。

2.2 無(wú)線資源網(wǎng)絡(luò)

基于數(shù)據(jù)之間的差異性，終端分布不同等問(wèn)題，要滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，就需要利用RRH對(duì)全局進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)合理化的分配無(wú)線頻譜資源，以此來(lái)保障資源的利用效率。而無(wú)線資源管理主要是根據(jù)資源虛擬化的基本需求來(lái)預(yù)測(cè)的，會(huì)對(duì)其進(jìn)行周期性的更新，所以，通過(guò)計(jì)算資源管理的方式來(lái)進(jìn)行分配，能夠滿足移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本需求。

3 NFV與SDN基礎(chǔ)上接入網(wǎng)虛擬化中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 資源共享和網(wǎng)絡(luò)隔離

在集中式接入網(wǎng)中，為了實(shí)現(xiàn)硬件和軟件資源的共享機(jī)制，就需要對(duì)NVS架構(gòu)中的服務(wù)流進(jìn)行分層調(diào)度，服務(wù)流在基站和終端之間具有非常重要的作用。同時(shí)，服務(wù)流還能滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)請(qǐng)求，也是虛擬基站和終端之間的特殊介質(zhì)。有時(shí)候，為了保證網(wǎng)絡(luò)的隔離性，就需要提高網(wǎng)絡(luò)定制化的基本性能，根據(jù)NVS架構(gòu)中的分層調(diào)度，來(lái)提高資源的利用效率。

NFV與SDN能夠促進(jìn)資源的集中控制，例如，防火墻的應(yīng)用，就是以NFV為目標(biāo)，因?yàn)樗麄兙邆淞祟愃芐DN的控制行為，將兩者結(jié)合在一起，就像是一個(gè)云端的虛擬功能模型。每個(gè)虛擬功能的集合都能構(gòu)成一項(xiàng)用戶服務(wù)數(shù)據(jù)，這種模型主要是由隧道和虛擬交換機(jī)所構(gòu)成的，具有隔離虛擬的作用，防止一些突發(fā)性事故的出現(xiàn)。除此之外，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)疊加的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬功能隔離，云網(wǎng)絡(luò)和SDN服務(wù)在未來(lái)有可能成為NFV的最大用戶。

3.2 覆蓋和承載分離技術(shù)

在接入式的架構(gòu)中，RRH部署對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)容量有著極大的幫助，這也是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)最為主要的發(fā)展趨勢(shì)。首先是通過(guò)基站功能虛擬化，保障RRB配置發(fā)射功率的最大化，實(shí)現(xiàn)最高頻率的復(fù)用率，重點(diǎn)利用雙重的架構(gòu)來(lái)控制這些數(shù)據(jù)。接著通過(guò)協(xié)議功能模塊化，利用NFV技術(shù)，根據(jù)通用平臺(tái)上相應(yīng)的VNF，保障服務(wù)流之間能夠?qū)崿F(xiàn)基本的共享機(jī)制。最后，按照不同場(chǎng)景與業(yè)務(wù)的基本要求，以及服務(wù)流的需求，將其生成VNF路由路徑，以此來(lái)保證服務(wù)流中協(xié)議功能的順利運(yùn)行。

將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于5G核心網(wǎng)架構(gòu)中，通過(guò)NFV可以減少甚至是移除掉網(wǎng)絡(luò)部署中對(duì)于專用硬件的依靠性，讓單一化的物理平臺(tái)也能運(yùn)用于不同的程序中，這樣用戶和租用可以通過(guò)多版本的方式來(lái)使用網(wǎng)絡(luò)功能，從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的服務(wù)創(chuàng)新。同時(shí)，NFV還能適用于任何數(shù)據(jù)平面中，無(wú)論是在固定，還是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化管理和配置。

3.3 虛擬化的研究系統(tǒng)

虛擬化技術(shù)是集中式接入網(wǎng)功能是提高應(yīng)用性能的關(guān)鍵點(diǎn)，在未來(lái)也具有非常好的應(yīng)用前景。為了保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，研究虛擬化技術(shù)的應(yīng)用性能對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的影響，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證即可，保障虛擬技術(shù)的有效性。利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠有效的管理虛擬基站，通過(guò)轉(zhuǎn)移和重建來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬站的遷移、覆蓋和分離。此外，在基站中還可以控制不同層面的技術(shù)驗(yàn)證，支持4G和5G等不同的通信標(biāo)準(zhǔn)，在開放性的軟硬件接口中，設(shè)備也具有一個(gè)良好的收縮性，為日后的使用提供諸多便捷。由于移動(dòng)網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)與分離，導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)功能的逐漸弱化，除了提供一些流量聚合與計(jì)費(fèi)等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，就不再提供其他的業(yè)務(wù)，這時(shí)候?qū)τ谝恍┦?nèi)的業(yè)務(wù)，就可以利用offload的方式，訪問(wèn)本地業(yè)務(wù)云。利用NFV和SDN技術(shù)，還可以最大限度的保障核心網(wǎng)架構(gòu)的擴(kuò)展性，增強(qiáng)對(duì)業(yè)務(wù)的修復(fù)功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)據(jù)傳輸日漸復(fù)雜的背景下，集中式接入網(wǎng)的出現(xiàn)，能夠保障接入網(wǎng)的靈活性。其中，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，不僅降低接入網(wǎng)的運(yùn)用成本，還滿足了通信和成本的基本需求，推動(dòng)關(guān)鍵性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，這項(xiàng)技術(shù)仍舊處于一個(gè)初始階段，相關(guān)人員應(yīng)該加大對(duì)此的研究力度，讓虛擬化技術(shù)能夠向著更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

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