原创《网络功能虚拟化技术》：本文是一篇关于虚拟化技术论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
[摘 要]SDN/NFV技术可让网络实现“资源可全局调度、能力可全面开放、容量可弹性伸缩、架构可灵活调整”,能够有效降低CAPEX/OPEX,并更好地满足客户需求,本文主要介绍了NFV的架构和NFV层次.
[关键词]NFV；虚拟化；SDN
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.16.090
[中图分类号]TP393.01 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）16-0-02
1 传统网络问题
目前,运营商的网络建设及业务正面临着越来越多的挑战,既要面对OTT竞争,又要承受降低投资成本（CAPEX）以及运营成本（OPEX）的压力,同时还要满足消费者体验需求的互联网化,为不同用户提供差异化服务.运营商正面临流量成本和收入的剪刀差持续扩大、增量不增收的窘境,转型已刻不容缓.网络架构重构已成为网络可持续发展的必然要求.
2 NFV架构
2012年11月,13个运营商在ETSI组织下成立了一个组织NFV-ISG,致力于推动“网络功能虚拟化”,发布了NFV白皮书,提出了NFV的目标和行动计划.
NFV（Network Function Virtualization）,指的是网络功能虚拟化技术,即用软件来安装、控制、操作那些运行在通用硬件上的网络功能,融合了云和虚拟化技术,使新一代网络业务拥有更好的伸缩性和自动化能力.ETSI NFV标准架构如图1所示.
NFV主要包括三部分架构：NFVI、VNF、MANO.
第一部分,NFVI（NFV Infrastructure）包含物理硬件和虚拟硬件以及虚拟化层（hypervisor,如vSwitch、KVM、XEN等）.物理设备主要包括COTS（commercial-off-the-shelf）服务器、交换机、存储设备等.COTS服务器主要指标准的X86服务器；交换机主要为了实现服务器之间以及服务器和外网的互联；存储设备主要满足网络数据存储需求.由于目前SDN不够成熟,不能满足NFV的需求,因此用户需要通过交换机来实现设备互联需求.随着SDN的发展,SDN融入NFV网络,替换现有交换机将是必然趋势.NFVI可以跨越若干个物理位置进行部署,此时,为这些物理站点提供数据连接的网络也称为NFVI的一部分.目前,一部分IT公司可以提供NFV所需物理服务器,包括华为的E9000、F8000,HP的H7000,IBM的标准服务器,浪潮的标准服务器等,而虚拟化层软件可以选择的也较多.
第二部分,VNF指的是具体的虚拟网络功能,可以提供的网络服务是软件,可以理解为手机的APP.目前,VNF的功能仍主要由CT公司提供.华为、中兴、爱立信、诺西等均可以提供VNF软件.目前,VNF软件主要是实现核心网包括EPC和IMS的虚拟化,并利用云化系统将NFVI提供的虚拟化资源整合为虚拟设备,然后在虚拟设备的上安装Guset OS以及相应的功能软件.对应VNF,传统的基于硬件的网元可称为PNF,VNF和PNF可以单独组网或混合组网,提供特定场景下所需的E2E网络服务.NFV、VNF看似相似实则含义截然不同.NFV是一种虚拟化的网络架构,解决了将网络功能垂直 部署在通用服务器上的问题；而VNF则是一种网络服务.
第三部分,MANO（Management and Orchestration）,指的是NFV的管理和编排,由NFVO（NFV Orchestrator）、VNFM（VNF Manager）以及VIM（Virtualised infrastructure manager）三部分共同组成.其向上接入OSS/BSS,向下可以连接管理物理设备,中间还可以管理虚拟化设备.Orchestration的本意是管弦乐团,在NFV架构中,NFVO更像是乐队指挥,控制着整个乐团的各个乐器的组成以及配合.各个VNF、PNF就是乐团中的某种乐器,只能根据乐队的指挥命令完成自己的职责,也只有在指挥的控制下,整个乐团才能够在正确的时间做正确的事情,才能发挥应有作用.
3 NFV层次
NFV被分為了NFVI层和VNF层,因此每层需要不同的管理组件.
VIM用于管理NFVI层,包括管理物理硬件以及虚拟硬件.VIM可以获得硬件的维护信息,同时VIM还负责VNF的虚拟资源分配,包括虚拟计算资源、虚拟存储资源以及虚拟网络资源.开源的Openstack及非开源的VMWare均具备VIM功能,部分厂家根据自己的理解增强了VIM功能.
VNFM用于管理VNF层,主要是VNF的生命周期管理,如包括VNF的创建及删除、Scale in/out、监控VNF的状态、image onboard、系统安装、软件部署等.在创建VNF前,VNFM会读取VNFD（VNF描述文件）,根据VNFD文件中的资源说明创建VNF,创建后则根据VNFD文件中的策略来管理VNF.
NFVO用于管理整个网络业务的生命周期,包括管理NS的生命周期,通过和VNFM的协作可以协调VNF生命周期的管理,通过和VIM的协作可以协调NFVI各类资源的管理.NFVO不仅管理了整个网络资源,还负责管理各类资源之间的连接,通过统一管理确保各类资源分配以及连接最优化.NFVO主要基于NSD（网络服务描述）实现,NSD中包含Service chain、NFV以及性能目标等信息.
4 SDN和NFV的区别
4.1 SDN和NFV的关键点
SDN和NFV的核心及关键点如表1所示.
4.2 SDN和NFV关注的层次不同
SDN和NFV关注的OSI层次模型如图2所示.对比OSI模型,SDN主要是处理OSI模型中的2～3层,而NFV则主要处理OSI的4～7层.
SDN改变的是网络的基础设施架构,包括以太网交换机、路由器等数据路由设备.NFV改变的是业务网络架构,比如负载均衡、防火墙、网络优化控制器等.
5 结 语
NFV不但可以在Capex/Opex上帮助运营商减少消耗,同时也是5G时代网络组成的重要技术.5G时代不仅仅是人和人的互联,还是人和物的互联、物和物的互联.5G网络的需求多样,并且应用场景非常广泛,不能像原来那样基于软硬件高度耦合的方式来解决问题.未来的5G网络是面向全连接的网络,必然需要网络支持切片,满足多样化需求,而要实现这一点,运营商就必须引入NFV技术,采用通用处理器构建资源池的方式实现软硬件的解耦合.
虚拟化技术论文参考资料：
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