范文NFV知識培訓課件

目錄NFV基本概念和架構虛擬化和云化NFV自底向上各層要求中國移動電信云工作進展NFV知識培訓精品文檔1解耦開放簡化廠商A廠商B廠商C廠商D廠商EFrom:傳統(tǒng)煙囪式結構：軟件和硬件合一To:軟件和硬件解耦NFV即NetworkFunctionsVirtualization（網絡功能虛擬化），就是將傳統(tǒng)的CT業(yè)務部署到云平臺上（云平臺是指將物理硬件虛擬化所形成的虛擬機平臺，能夠承載CT和IT應用），從而實現(xiàn)軟硬件解耦合。什么是NFV精品文檔2NFV的ETSI標準架構包括虛擬機管理軟件和硬件Hypervisor是每個服務器上的虛擬計算、虛擬存儲、虛擬網絡能力的直接提供者運行在虛擬化平臺上的網元軟件最小部署單元是一個或者多個VMNFVO（NFVOrchestration)負責網絡業(yè)務的部署，比如VoLTE服務、RCS服務……，以及跨廠家、跨數(shù)據(jù)中心的全局資源管理VNFM(VNF

manager）負責網元生命周期管理，基本能力包括網元VM的增、刪、查、改VIM（VirtualInfrastructureManager）是云平臺的管理，負責硬件管理、VM部署、VM協(xié)調和調度等VNF：虛擬化網絡功能NFVI:NFV基礎設施MANO

=NFVO+VNFM+VIMComputingHardwareStorageHardwareNetworkHardwareHardwareresourcesVirtualisationLayerVirtualisedInfrastructureManagerVNFManagerVNF2OrchestratorOSS/BSSVNF3VNF1VirtualComputingVirtualStorageVirtualNetworkNFVManagementandOrchestrationEMS2EMS3EMS1Service,VNFandInfrastructureDescriptionNFVIVNF精品文檔3ETSINFVISG特點：運營商主導分析需求，制定架構250+家廠商參與，IT廠商參與眾多2012.10，13家運營商發(fā)起產業(yè)互動驗證NFV的起源及標準化：以商業(yè)化為目標，應對互聯(lián)網的挑戰(zhàn)20132014201520162017Phase1：定義框架，流程存在爭議Phase2：解決爭議問題，以及互操作和具體實現(xiàn)；Phase3：聚焦部署場景ETSINFVISGNFV標準化進展NFV的開源平臺（OpenPlatformForNFV）項目，目標是成為運營級別的集成開源參考平臺，從而加速NFV技術演進和商用進程：當前聚焦云基礎設施。3GPPSA5主要研究NFV的管理接口，各項目仍處于功能需求討論的初級階段2018精品文檔4NFV/SDN的發(fā)展體現(xiàn)了CT和IT的結合標準化組織開源組織SDNForwardingControllerAPP北向接口OpenFlow南向接口Netconf…APPAPP開放：軟硬件的解耦，功能軟件化成為趨勢，帶來原有封閉產業(yè)的開放和IT/CT產業(yè)的互相滲透，通信協(xié)議接口變成了API調用的軟件接口，軟件互操作成為主要內容標準：需要依賴事實標準投入來增強互通性，需重視開源發(fā)展和軟件開發(fā)、集成和認證能力，提升軟件層面的互操作能力VIMNFVOVNFM云管理Hypervisor/虛擬機管理VMM硬件資源（計算、存儲、網絡）虛擬機VM虛擬機VMVNF(vCSCF，vHSS...)VNF(vCPE,vBRAS…)虛擬層硬件OSS/BSS虛擬網元KVM/OVS/DPDKNetworkVirtualizationStorageVirtualizationOPNFVDanubeOverviewComputeVirtualizationManagementandOrchestrationVirtualNetworkFunctionsOpenStackKVMOpenDaylightOVSONOSComputeStorageNetworkInfrastructurePharosCommunityLabsOPNFVBareMetalLabUpstreamProjectCollaboration:IntegrationTestingNewFeaturesOpenContrailCephODPDPDKAlignmentInstallationCompositionFunctionalSystemPerformanceNFVFeaturesContinuousIntegration/ContinuousDeploymentDocumentationSecurityFD.ioDataPlaneLXD精品文檔6目錄NFV基本概念和架構虛擬化和云化NFV自底向上各層要求中國移動電信云工作進展精品文檔7資源獨立操作系統(tǒng)必須與硬件緊耦合資源抽像成共享資源池上層操作系統(tǒng)與硬件解耦，操作系統(tǒng)從資源池中分配資源傳統(tǒng)架構/模式虛擬化架構/模式虛擬化

：引入虛擬化層，對物理資源進行抽象，讓資源使用者更加靈活地使用資源。IT虛擬化的優(yōu)勢降低運營成本降低能源消耗提升資源利用率提高應用兼容性加速應用部署動態(tài)調度資源虛擬化是什么？精品文檔8NFV不僅是虛擬化，更需要軟件云化架構提高彈性與可靠性傳統(tǒng)盒子云化架構軟件與硬件綁定虛擬化虛擬機軟硬件解耦VNF內部視角(如CSCF)軟硬件解耦云化關鍵能力區(qū)別程序與數(shù)據(jù)分離，轉發(fā)與數(shù)據(jù)分離支持水平擴容

，內存分布式數(shù)據(jù)庫虛擬化業(yè)務邏輯與業(yè)務數(shù)據(jù)綁定VNF（如CSCF）業(yè)務邏輯與業(yè)務數(shù)據(jù)綁定業(yè)務數(shù)據(jù)層（內存分布式數(shù)據(jù)庫）業(yè)務邏輯層會話轉發(fā)層精品文檔9秒級彈性縮容及業(yè)務“零”中斷分鐘級彈性擴容彈性：業(yè)務按需快速自動伸縮主DB備DBABC…無狀態(tài)分布式N+M冗余的業(yè)務處理模塊實時話務實時話務…業(yè)務分發(fā)新生產模塊根據(jù)CPU負載分發(fā)獲取動態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù):用戶簽約數(shù)據(jù)，鏈路局向配置數(shù)據(jù)，穩(wěn)態(tài)呼叫會話數(shù)據(jù)無狀態(tài)分布式N+M冗余的業(yè)務處理模塊實時話務實時話務…業(yè)務分發(fā)根據(jù)CPU負載分發(fā)穩(wěn)態(tài)話務可以在立即在其他模塊中重建實時話務ABC…主DB被DBABC…ABC…業(yè)務分發(fā)業(yè)務分發(fā)主備主備精品文檔10高可靠性：多層HA機制協(xié)同確保業(yè)務5個9可用性應用層網元網元：組Pool容災網元業(yè)務模塊冗余機制2：無狀態(tài)N+M業(yè)務模塊業(yè)務模塊CloudOS冗余機制：虛擬機快速重建新生成虛擬機硬件層冗余機制：簇化以及物料冗余硬件層/VM層/業(yè)務層各層可靠性各自獨立，高度互補確保整體可用性確保應用層會話”0”中斷確保資源永遠可用99.999%可用性

虛擬機精品文檔11IMSEPC…NFV網絡云化演進：從NFV云化到微服務化物理機軟件與硬件耦合業(yè)務和數(shù)據(jù)無法解耦云化VNF三層云化架構，程序和數(shù)據(jù)分離,業(yè)務處理邏輯無狀態(tài)化通過編排器Orchestrator實現(xiàn)多廠商應用的自動化部署OrchestrationDatabaseLoadBalanceRegionalDCEdgeDCCenterDCApplogicApplogicAppLogic~20152016-2017面向微服務的軟件架構輕量級虛擬化(容器技術)E2E自動化編排可編程&切片MicroServiceSlicingOn-Demand2018-2020超越虛擬化、立足云化，建設面向5G微服務化演進的NFV云化網絡微服務化精品文檔12目錄NFV基本概念和架構虛擬化和云化NFV自底向上各層要求中國移動電信云工作進展精品文檔13通用硬件：提升轉發(fā)能力，匹配電信業(yè)務需求vRANvGWvMSEvSWITCH電信云：3GPP網狀互通東西流量大IT云：Client/Server模式南北流量大vAPP1vAPP2vAPP3vSWITCHIT網絡關注計算和存儲電信網絡關注數(shù)據(jù)轉發(fā)和I/O吞吐量會話表示層應用存儲轉發(fā)計算物理數(shù)據(jù)鏈路網絡傳輸層吞吐量硬件CloudOSVNFXGbps4Gbps硬件CloudOSVNF通用X86DPDK+SR-IOV直通技術X

倍性能提升/板卡=1

加速子卡

X單板加速板卡軟硬直通通用IPSec/SA/Gb加速子卡COTSOSVNFMANO集成服務精品文檔14虛擬層：基于開放、開源架構打造多業(yè)務電信級云平臺物理機I層管理進程VM普通虛擬機VM低時延虛擬機Cpu0Cpu1Cpu2Cpu3Cpu4Cpu5Cpu6Cpu7Cpu8VM普通虛擬機OpenStack創(chuàng)建虛擬機指定低時延敏感屬性低時延業(yè)務VM獨占資源HostOS&HypervisorHostOS&HypervisorHostOS&Hypervisor共享資源池FailedServer++①服務器故障：異常下電，宕機，物理組件故障……②HostOS故障：Crash，關鍵進程Hangup親和性調度實現(xiàn)電信級性能虛擬機大頁、IO-NUMA、虛擬機帶寬調度等電信親和性調度算法vCPU綁定到物理CPU核，禁止超分配、內存預占等，避免超分帶來性能下降和不確定性以開放開源OPENSTACK架構以及KVM虛擬化層為基礎，通過親和性調度及電信級故障檢測與恢復進行電信級增強加固1s內故障檢測（Watchdog、亞健康檢測、黑匣子、主機故障檢測機制）30s內恢復虛擬機電信級故障檢測與恢復保證高可靠性COTSOSVNFMANO集成服務精品文檔15傳統(tǒng)網絡(軟硬件耦合)IMSEPCDCCloudOSvEPCvIMS虛擬化(軟硬件解耦)DCDCCloudOSCloudOS跨DC中間件分布式DB負載均衡層業(yè)務處理層云化架構(軟件原子化&數(shù)據(jù)處理分離)虛擬化是技術視角的概念：實現(xiàn)軟硬件解耦的IT技術云化的第一步云化是業(yè)務視角的概念：單模塊快速擴縮容，提升資源利用率虛擬機故障隔離，快速故障恢復獨立備份機制提供更高的可靠性軟硬件解耦軟件功能原子級化業(yè)務處理&數(shù)據(jù)分離分布式內存智能負載均衡跨DC的分布式部署、業(yè)務和數(shù)據(jù)分離、負載均衡是VNF重構的關鍵點

VNF：電信級可靠性和彈性需要全分布式的云化軟件架構COTSOSVNFMANO集成服務MANO：從一個配置實例來看MANO各部件的業(yè)務職責配置設計終結運行管理部署MANO：全生命周期管理OSS/BSSVNFNFVIEMSVIMVNFMNFVOWANInfrastructureManagerVNFDMANO21345獲取資源NFVO從VIM獲取虛擬資源狀態(tài)下發(fā)執(zhí)行NFVO決策EPC部署并下發(fā)VNFM執(zhí)行VNF請求VNFM向VIM請求創(chuàng)建MME/GW的VMVM創(chuàng)建VIM根據(jù)要求創(chuàng)建VMVNF配置VNFM知會EMS配置MME/GW業(yè)務12345以實例化一個EPC網絡為例COTSOSVNFMANO集成服務MANO：對NFV整體及各層理解和實踐是MANO應用的基礎開放架構異廠家及VNF與PNF管理異構網絡和跨DC資源管理可編程API，支持多種接口形式算法建模業(yè)務建模預測跨層故障關聯(lián)和自愈能力易部署圖形化界面，簡化配置難度功能插件化，增值服務套件快速集成與業(yè)務發(fā)放業(yè)務故障恢復資源高效利用IOT測試電信運維經驗定制化能力電信業(yè)務理解服務集成能力MANODC/VNF資源預測歷史數(shù)據(jù)預測數(shù)據(jù)123456891011127OSS/BSSVNFNFVIEMSVIMNFVOVNFMPNFVNF…PNFMANOHSSCSCFFirewallPGWMMEVNFLibraryPolicyLibraryScale-InPolicyScale-OutPolicyAlarmPolicyResourcePolicy…VNFCOTSOSVNFMANO集成服務精品文檔18目錄NFV基本概念和架構虛擬化和云化NFV自底向上各層要求中國移動電信云工作進展精品文檔19下一代網絡轉型的發(fā)展目標未來新型數(shù)據(jù)中心，采用IT通用服務器構建資源池，電信設備軟硬解耦，以軟件形式形成電信云，并支撐內容分發(fā)、邊緣計算等能力新型數(shù)據(jù)中心（云化部署形態(tài)）核心技術：網絡功能虛擬化NFV、

電信云核心技術：軟件定義網絡SDN未來新型網絡，采用控制轉發(fā)分離和路由集中計算，實現(xiàn)網絡靈活、智能調度和網絡能力的開放新型網絡（智能化網絡調度）未來新型大腦，實現(xiàn)跨領域、端到端、全網資源和網元流量流向管理編排和調度新型大腦（智能網絡編排）核心技術：協(xié)同編排Orchestrator架構可靈活調整資源可彈性伸縮流量可全局調度能力可全面開放未來網絡將從“以語音和數(shù)據(jù)為核心”的架構轉向“以內容和流量為核心的數(shù)據(jù)中心”網絡架構精品文檔20目標架構設計：云化的數(shù)據(jù)中心，智能化的流量調度，內容與計算能力下沉新型數(shù)據(jù)中心的發(fā)展原則控制面集中：控制功能集中，形成核心云，實現(xiàn)更靈活的網絡調度媒體面下沉：流量快速卸載，形成邊緣云，優(yōu)化流量和用戶體驗，提高網絡效率新型網絡的發(fā)展原則面向DC東西向的連接：流量流向可規(guī)劃，應完全采用智能化控制實現(xiàn)流量最優(yōu)調度面向用戶接入南北向的連接：引入智能調度作為網絡流量的優(yōu)化手段，提升利用率核心云(含新型大腦，管理調度平臺)BRAS硬件層虛擬層SDN控制器5GIMS核心DC50