大道至简——中兴通讯移动网络虚拟化解决方案Cloud NF

    随着移动互联网的发展和智能终端的大范围普及，全球移动数据业务总量爆炸式增长。移动通信网络向4G发展，但2G/3G/4G网络将会在相当长的时间内共存。传统网络中，通信设备通常采用专用架构，一种网络功能对应一个设备形态。运营商网络中存在大量不同形态的设备网元，大量网元、复杂组网给运营商的运维带来了巨大的难度，运维成本不断攀升。同时受到OTT应用的冲击，运营商ARPU值呈下降趋势。

    当前运营商面临的挑战主要有：

    ● 昂贵的扩容与换代

    应对信令和数据业务增长，不同地域的网元均需要独立扩容甚至于换代。平滑弹性扩容以满足很难预测的业务增长是运营商的核心诉求之一。

    ● 运维困难

    每一个功能、网元都需要专门的硬件和软件，运维的复杂度不断增加。此外，单系统容量存在瓶颈，容量提升只能通过更换硬件或增加网元数量实现，增加了运维的工作难度和工作量。

    ● 能耗增长

    运营商为了保证服务质量，各类网元往往按最大容量能力在运行，而碎片化的网元间无法直接通信，很难进行容量的动态适配，这将引起巨大的能源耗费。

    ● 软硬件紧密耦合，创新受限

    设备能力不开放，业务创新受到设备商的局限。在部署各种新的业务、应用时，需要部署新的硬件和软件，无法保护前期投资。

    ● 研发周期长，定制成本高

    网络演进、新功能等标准化过程漫长，研发周期长，频繁的功能定制成本高。

    数据业务爆炸式增长，在容量、时延、能耗、新业务快速部署等方面将对网络架构提出更高要求。从移动网络架构的发展历程看，从2G时代分级的竖井式架构，到4G/5G时代扁平开放式架构，移动网络演进的目标是“简洁、高效”。

Cloud NF方案

    为提升运营商竞争力、降低网络运维复杂度，云化和扁平化已成为移动网络演进的必然趋势。中兴通讯Cloud NF（Network Function）解决方案应运而生。

    Cloud NF基于NFV，整合了移动网络核心网和控制器，利用虚拟化技术实现软硬件架构分离，使得整个移动网络的网元功能形成一个有机整体。同时应用SDN理念，将核心网的分组网关转发分离，有效提升了转发效率。Cloud NF整体功能架构如图1所示。

    Cloud NF在通用的基础设施平台上，利用云管理系统将计算/存储/网络资源整合为统一的处理资源，各网元功能作为一个软件功能部署在统一底层平台上。Cloud NF包括的功能有无线网络控制器、核心网及无线相关应用。

    ● 无线网络控制器：包括2G/3G基站控制单元RNC&BSC、Small Cell接入网关AG（Femto GW）、安全接入网关SeGW以及跨制式、跨层的智能协同控制单元RRPC。

    ● 核心网：包括核心网控制面网元，以及用户面网元的控制与复杂数据处理部分。同时用户面网元基于SDN架构将转发部分剥离，形成转发面。

    ● APP：无线相关的应用。

    Cloud NF架构可以根据运营商的网络规模和覆盖范围灵活部署，进行跨地域资源统一管理，匹配移动通信网络地理分布的特性。

    Cloud NF架构将移动网络各网元独立规划、独立部署的方式演变为水平部署。整个移动网络可以统一规划并能动态适应业务演进的变化，即根据网络容量和各种规划参数（如话务模型等）确定各网元的数量和容量，将网元的内部处理模型转换为对虚拟机资源、存储资源、网络资源的需求并分配各网元需要的虚拟资源，加载该网元的软件版本，就完成了该网元的资源供给。

    Cloud NF架构提供了高效部署2G/3G/4G多制式多层网络的解决方案，兼顾了现有网络和未来网络演进的需求。

    Cloud NF架构提供了开放的能力，TECS（Telecom Elastic Cloud System）平台可以部署第三方应用，VNF亦可部署到第三方平台，为运营商提供灵活的部署方式。

Cloud NF助运营商应对挑战

    ● 通用的硬件平台

    Cloud NF采用通用的硬件平台，软硬件解耦，在可扩展性、灵活性和演进能力上具有显著的优势。通用硬件平台采用业界最新的硬件技术，让运营商享受到IT界最新成果。

    ● 虚拟的网络功能

    软件和硬件实现了解耦，虚拟化使得软件部署更便利。Cloud NF针对移动网络设备提供了自动化快速部署的特性，降低开通成本，并提供版本闪切的功能特性，极大降低了网络设备升级风险，提升网络稳定性。

    ● 自动运维

    系统自身就可以完成硬件单板机框安装、软件版本安装、业务数据配置等操作，减少了运维的工作量，大幅提高了部署速度和质量，在即插即用和容量按需弹性伸缩上具有明显优势。

    ● 灵活的业务扩展

    新业务开通只需通过远程软件配置，开通时间大幅缩短。方便网络共享，允许基于同一网络引入不同的专有业务。此外，还可以快速部署各类第三方应用，提供更好的开放性，以支持创新业务。

    ● 电信级可靠性

    针对电信设备的高可靠性需求，Cloud NF提供多层次备份方式，包括节点层、虚机层、业务层；针对电信业务的特性提供了1+1、N+1、Pool等多种备份方式。

    ● 节能降耗

    采用可节能的多核处理器，每个计算节点都具备节能下电能力。节能控制机制包括：关闭未被使用的处理核、把虚拟机集中到更少的物理机上减少物理机占用、关闭未被使用的物理机。

    随着NFV和SDN产业链的成熟，未来移动网络会朝着开放、弹性、可控、自动化的方向演进。无线网络在向4G演进过程中，2G/3G/4G网络会长期共存，无线网络控制器作为2G/3G网络中的关键设备，必须具备很强的演进能力。从运营商的利益最大化角度来看，也需要能够在提供LTE网络的同时解决2G/3G共存问题。因此，无线网络控制器与核心网共平台云化，提供一整套完整的解决方案成为运营商的必然选择，中兴通讯移动网络虚拟化Cloud NF方案就是最佳解决之道。