探討移動(dòng)核心網(wǎng)虛擬化影響和演進(jìn)

李 朋

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探討移動(dòng)核心網(wǎng)虛擬化影響和演進(jìn)

李 朋

廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310

在各大運(yùn)行商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化背景下，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中專有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將逐漸被通用服務(wù)器的虛擬網(wǎng)絡(luò)所取代。在這一背景下，對(duì)移動(dòng)核心網(wǎng)虛擬化所造成的影響和演進(jìn)進(jìn)行分析不僅具有現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)促進(jìn)我國(guó)移動(dòng)核心網(wǎng)演進(jìn)也提供了必要的理論支持。

移動(dòng)；虛擬化；核心網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商需要不斷的增加投資;通過(guò)合理的方式縮短建設(shè)中期;在修建、改造、升級(jí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中大量的運(yùn)行成本。因此;在發(fā)展過(guò)程中;如何提通過(guò)合理的措施使網(wǎng)絡(luò)管理的靈活性;提高設(shè)備利用率;降低運(yùn)行成本都是各大運(yùn)營(yíng)商必須要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題[1]。

1 移動(dòng)網(wǎng)核心虛擬化需求

數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，是網(wǎng)元的數(shù)量和容量都有所提高。在數(shù)據(jù)量巨大，大量用戶長(zhǎng)期在線，移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)之間頻繁活動(dòng)的情況下，這對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，一方面空口資源有可能會(huì)受到限制，另一方面用戶數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、處理控制面信令對(duì)網(wǎng)絡(luò)的處理能力來(lái)說(shuō)都是一種調(diào)整。由此可見(jiàn)，在具體操作過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)必須有足夠空間應(yīng)付發(fā)生的情況?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的管理和能耗問(wèn)題都對(duì)人們的生活造成了不同程度的影響，因此需要網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中依據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和管理進(jìn)行優(yōu)化，從而合理的避免低效運(yùn)行情況的發(fā)生。針對(duì)不同區(qū)域或者不同時(shí)段，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用都是動(dòng)態(tài)的，每時(shí)每刻都會(huì)發(fā)生變化。例如，在辦公地點(diǎn)、集會(huì)場(chǎng)所會(huì)產(chǎn)生周期性變化，或者在夜間、周末等一些周期性的時(shí)間段，網(wǎng)絡(luò)流量都會(huì)出現(xiàn)周期性的變化，會(huì)周期性的出現(xiàn)谷值和峰值，如果在網(wǎng)絡(luò)資源配置過(guò)程中，始終都依照網(wǎng)絡(luò)峰值進(jìn)行，那么在網(wǎng)絡(luò)處于谷值時(shí)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致大量的資源空閑，造成資源浪費(fèi)，增加了運(yùn)行成本。由此可見(jiàn)，從方便網(wǎng)絡(luò)管理和節(jié)省資源角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，如果在具體操作過(guò)程中可以依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整與控制，針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大[2]。

2 移動(dòng)核心網(wǎng)虛擬化演進(jìn)架構(gòu)

移動(dòng)核心網(wǎng)逐步向網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）方向發(fā)展，將會(huì)把所有的網(wǎng)元都部署在商用成品（COTS）服務(wù)器硬件之上，然后再利用虛擬層進(jìn)行抽象處理，最終通過(guò)將資源提供給上層移動(dòng)核心網(wǎng)元件，然后由其進(jìn)行調(diào)用[3]。在具體操作過(guò)程中，針對(duì)用戶面設(shè)備，高速處理用戶數(shù)據(jù)，為了確保處理速度能夠滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，要增加對(duì)硬件進(jìn)行必要的加速功能。例如，通過(guò)Intel的DPDK套裝實(shí)現(xiàn)對(duì)原有硬件資源的直接調(diào)用，這樣能夠使COTS的吞吐量性能得到進(jìn)一步提升。

此外，在未來(lái)一段的發(fā)展時(shí)間內(nèi)，考慮到NFV與SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）兩者的合理結(jié)合。移動(dòng)核心虛擬化的網(wǎng)元部署到統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，從而實(shí)現(xiàn)集中化部署，這一方面可以是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率得到提升，另一方面也使轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面兩者發(fā)生了分離，使整個(gè)運(yùn)行變得更加科學(xué)合理[4]。在架構(gòu)中，控制面網(wǎng)元與虛擬交換機(jī)相連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)用戶的合理疏導(dǎo)與轉(zhuǎn)發(fā)，這也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)的高效、統(tǒng)一管理，并且可以有封閉黑盒逐漸向網(wǎng)絡(luò)軸向開(kāi)放可編程移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。

3 引入虛擬網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的策略

在引入虛擬網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)過(guò)程中，第一，因?yàn)镋PC核心網(wǎng)絡(luò)控制面網(wǎng)元的核心是狀態(tài)機(jī)計(jì)算和處理信令，因此在具體操作過(guò)程中可以通過(guò)利用通用服務(wù)器和芯片的計(jì)算性能完成相應(yīng)的操作[5]。并且在操作中，對(duì)于信令的處理要求不僅可以通過(guò)堆疊硬件的方式完成，而且也可以通過(guò)編排功能和管理的方式完成相應(yīng)的調(diào)度和自動(dòng)化部署，從而使網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化程度和彈性都得到進(jìn)一步提高。第二，因?yàn)橥ㄓ梅?wù)器和芯片在用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上存在一定的短板，所以在具體操作過(guò)程中需要度對(duì)用戶面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間優(yōu)化，并且需要適當(dāng)?shù)囊胗布蜍浖?，從而滿足用戶對(duì)高數(shù)據(jù)的處理需求。由此可見(jiàn)，如果通用硬件平臺(tái)的硬件堆疊和優(yōu)化可以滿足轉(zhuǎn)發(fā)性能，則可以考慮對(duì)移動(dòng)核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)虛擬化，并且能夠很好的有傳統(tǒng)網(wǎng)元進(jìn)行兼容。第三，幾何NFV和SDN技術(shù)，使硬件和軟件解耦功能可以得到發(fā)揮，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)分離進(jìn)行優(yōu)化控制，提高EPC的彈性，使網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)策略得到進(jìn)一步提升。

EPC核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化在具體實(shí)施過(guò)程中，可以對(duì)通常網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理應(yīng)用，由簡(jiǎn)單逐漸向難度較高的組網(wǎng)方向發(fā)展，軟件應(yīng)用和虛擬化硬件由單個(gè)廠家供應(yīng)逐漸向多個(gè)廠家分層集中，逐漸過(guò)大網(wǎng)絡(luò)虛擬化的部署范圍，使其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的具有硬件的核心平臺(tái)[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著流量快速增加的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，各大運(yùn)營(yíng)商在具體經(jīng)營(yíng)過(guò)程中要通過(guò)合理的措施降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，并且需要提高網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)維的靈活性和可拓展性，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

[1]趙慧玲，解云鵬，史凡.網(wǎng)絡(luò)虛擬化及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)探討[J].中興通訊技術(shù)，2014（03）：8-11.

[2]胡曉娟，趙慧玲.基于虛擬化技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)研究[J].電信科學(xué)，2014（08）：42-46.

[3]楊紅梅，趙勇.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2016（02）：62-67.

[4]苗杰，高功應(yīng).移動(dòng)核心網(wǎng)虛擬化演進(jìn)趨勢(shì)探討[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2014（5）：5-9.

[5]蔣青，張佳星.虛擬化移動(dòng)核心網(wǎng)任務(wù)調(diào)度算法研究[J].數(shù)字通信，2014，41（3）：1-3.

[6]趙慧玲，解云鵬，史凡.網(wǎng)絡(luò)虛擬化及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)探討[J].中興通訊技術(shù)，2014（3）：8-11.

Discussion on the Mobile Core Network Evolution and the Impact of Virtualization

Li Peng

Guangzhou GCI Science & Technology Co., Ltd., Guangzhou 510310

in the operation business network into virtual network function of background and mobile network technical secondary school with network equipment will gradually be replaced by the universal server virtual network. Under this background, the analysis of the virtualization of mobile core network caused by the impact and evolution have not only practical significance and to promote China's mobile core network evolution also provides the necessary theoretical support.

mobile; virtualization; core network

TN929.5

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1009-6434(2016)07-0176-02