虛擬化核心網(wǎng)大區(qū)部署探討

作者：金友興 2018-11-13 16:09:49

云計算

虛擬化 NFV技術(shù)使得網(wǎng)元的軟件與底層的硬件解耦、VNF的部署不再依賴專用硬件，為網(wǎng)絡集中化、規(guī)?；渴鹛峁┝丝赡?。本文對虛擬化核心網(wǎng)大區(qū)集中部署做簡要分析

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 NFV技術(shù)使得網(wǎng)元的軟件與底層的硬件解耦、VNF的部署不再依賴專用硬件，為網(wǎng)絡集中化、規(guī)?；渴鹛峁┝丝赡堋１疚膶μ摂M化核心網(wǎng)大區(qū)集中部署做簡要分析。

網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)是核心網(wǎng)的發(fā)展趨勢，目前NFV核心網(wǎng)已經(jīng)在全球得到了大規(guī)模商用。NFV最重要的特點就是采用通用的硬件和虛擬層(NFVI)為上層各個虛擬化網(wǎng)元(VNF)提供統(tǒng)一的運行資源，NFV技術(shù)為VNF的靈活部署、快速上線、智能及自動化運維、網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型等提供技術(shù)基礎(chǔ)。NFV技術(shù)使得網(wǎng)元的軟件與底層的硬件解耦、VNF的部署不再依賴專用硬件，為網(wǎng)絡集中化、規(guī)?；渴鹛峁┝丝赡?。本文對虛擬化核心網(wǎng)大區(qū)集中部署做簡要分析。

大區(qū)集中部署是與分省部署比較而言的。目前的電信網(wǎng)絡(物理化設備)中，每個省份都有自己獨立的機房、獨立的硬件和軟件、BOSS等，省份之間的資源完全獨立，無論硬件還是軟件，都是按省份獨立維護。大區(qū)集中部署是指多個省的網(wǎng)絡設備組成大區(qū)集中部署和集中運維，為本大區(qū)的所有用戶提供網(wǎng)絡服務。一般而言，大區(qū)DC內(nèi)集中部署業(yè)務類網(wǎng)元、數(shù)據(jù)管理類網(wǎng)元、控制面網(wǎng)元以及對時延不敏感的用戶面網(wǎng)元。根據(jù)大區(qū)的地理區(qū)域跨度大小按需部署用戶面網(wǎng)元：地理區(qū)域跨度小的大區(qū)，4G EPC用戶面以及5G eMBB場景UPF可在大區(qū)集中部署;地理區(qū)域跨度大的大區(qū)，4G EPC-U以及5G UPF下沉到邊緣DC或者接入DC部署(見圖1)。

大區(qū)集中部署需要考慮的問題

核心網(wǎng)大區(qū)集中部署與目前按省份部署的網(wǎng)絡差異很大，需要綜合分析，重點考慮下列問題。

● 傳輸

大區(qū)集中部署，意味著流量需要匯聚?？刂泼媪髁亢陀脩裘媪髁?全部或部分)需要匯聚到集中部署VNF的數(shù)據(jù)中心(DC)，需要新建或改造現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡，尤其是無線網(wǎng)絡與核心網(wǎng)之間的傳輸網(wǎng)絡改造。無線網(wǎng)絡分布式部署在各個省份，核心網(wǎng)集中化意味著回傳網(wǎng)絡必須在大區(qū)匯聚，大區(qū)的用戶規(guī)模越大，對傳輸?shù)膸捯笤礁?，并且隨著用戶流量的增加，對傳輸網(wǎng)絡的帶寬要求會進一步提高。

● 時延

無線網(wǎng)絡中，不同的業(yè)務有不同的QoS要求，有時延不敏感的業(yè)務(如NB-IoT)、時延敏感類業(yè)務(如實時游戲、語音、實時視頻等)、超低時延業(yè)務(如網(wǎng)絡自動駕駛、工業(yè)控制等)，業(yè)務部署必須考慮滿足不同QoS的要求，用戶體驗不降低。

● 容災

大區(qū)集中部署，必須考慮容災方式，保證容災能力與現(xiàn)有的分省份部署相同。

● 互操作

大區(qū)集中部署，必須考慮與省份的現(xiàn)存網(wǎng)絡進行互操作，滿足業(yè)務連續(xù)性要求，提升用戶體驗。

● 業(yè)務遷移

大區(qū)集中部署與現(xiàn)有省份業(yè)務會長期并存，必須制定長期計劃，保證大區(qū)用戶平滑地從省份遷移到大區(qū)。

● 資源利用率

大區(qū)集中部署，必須關(guān)注資源利用率的提升，發(fā)揮集約化的優(yōu)勢，挖掘云化網(wǎng)絡的潛力，提升資源利用率。

● 運維

大區(qū)集中部署的一個優(yōu)勢是資源池規(guī)模大，NFVI和VNF可以集約化運維，必須部署自動化工具，提升運維效率;大區(qū)內(nèi)適合采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能(AI)等技術(shù)提升運維自動化水平，降低維護成本。

● 大區(qū)和省份協(xié)調(diào)

核心網(wǎng)集中在大區(qū)，無線網(wǎng)絡和現(xiàn)有網(wǎng)絡還在省份，要考慮大區(qū)和省份的協(xié)調(diào)工作，以及組織架構(gòu)變化、職責劃分、故障處理流程、業(yè)務發(fā)展協(xié)調(diào)、差異化運營等問題。

用戶面部署形態(tài)分析

核心網(wǎng)大區(qū)部署場景下，控制面網(wǎng)元采用NFV設備，已經(jīng)是共識，用戶面網(wǎng)元(比如4G GW-U和5G UPF)的部署形態(tài)是當前關(guān)注熱點之一。用戶面部署要滿足三大需求、基于四大選擇因素(見圖2)。

三大需求

● 高性能、低成本

以較低的成本提供高吞吐和低時延能力，滿足流量爆炸式增長和高帶寬低時延業(yè)務需求。

● 按需部署

具備快速部署、位置動態(tài)調(diào)整、新業(yè)務快速使能和彈性資源擴展能力，實現(xiàn)垂直行業(yè)個性化服務質(zhì)量需求。

● 持續(xù)演進能力

平滑演進支持4G/5G融合用戶面，統(tǒng)一接入支持語音和數(shù)據(jù)連續(xù)性。

用戶面選擇四大因素

● 性能

用戶面不僅需要支撐當前EPC場景，也必須滿足未來5G 高流量增長的需求。隨著資費降低和越來越多高帶寬業(yè)務的興起，用戶流量持續(xù)大規(guī)模增長，用戶面的性能必須匹配流量增長。隨著通用服務器性能的提高，目前基于NFV架構(gòu)的性能已經(jīng)與傳統(tǒng)設備對齊，并且隨著通用CPU性能的快速提升以及軟件加速、硬件加速技術(shù)的發(fā)展，NFV架構(gòu)的用戶面性能在快速提升。

● 成本

在當前取消數(shù)據(jù)漫游費及不限流量套餐用戶快速增加的情況下，如何降低TCO是運營商面臨的問題。傳統(tǒng)專用CPU設備演進速度慢，成本不可控，而NFV設備成本透明，采購成本下降速度比傳統(tǒng)設備快。大區(qū)集中部署，便于集約化運維和管理，大幅降低運維成本，提高資源利用率。

● 架構(gòu)

用戶面的架構(gòu)需要滿足按需、彈性和長期演進需求。5G網(wǎng)絡中的業(yè)務特性千差萬別，用戶的QoS差異很大，要求用戶面可靈活部署，滿足不同差異化需求。傳統(tǒng)用戶面設備基于固化的硬件架構(gòu)，無法擴展和彈性部署，而NFV的用戶面設備非常匹配靈活部署要求，在5G切片化部署場景下，NFV設備更能滿足用戶需求。

● 成熟度

用戶面形態(tài)選擇需要依賴成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，虛擬化設備在IT領(lǐng)域中已經(jīng)大規(guī)模部署，在CT領(lǐng)域，全球已經(jīng)有幾個百vEPC商用網(wǎng)絡在穩(wěn)定運營，積累了較為豐富的經(jīng)驗。

綜上分析，虛擬化用戶面架構(gòu)更先進，硬件成本透明，運維成本低，擴展性好，滿足網(wǎng)絡關(guān)鍵需求和長期演進目標，在滿足QoS的條件下，用戶面部署在大區(qū)可以做大資源池，提高資源池利用率，提升維護效率。

核心網(wǎng)大區(qū)集中部署，給網(wǎng)絡建設帶來了諸多挑戰(zhàn)，運營商需要從自身的需求和條件出發(fā)，進行各因素的綜合評估和合理規(guī)劃。虛擬化形態(tài)的用戶面具有綜合優(yōu)勢，在大區(qū)建設中，建議采用NFV用戶面，可以滿足4G/5G網(wǎng)絡關(guān)鍵需求，匹配長期演進目標，降低網(wǎng)絡建設TCO。

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