核心网云化技术的分析

核心网云化技术的分析

文锐

广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司广西南宁530023

摘要：在人们对高速率、大带宽的数据业务的催生下，云计算已经大行其道，LTE技术也已广泛、成熟地应用起来，而传统的语音实现也已经转向VoLTE/VoIMS。也增强了IMS域同CS/PS域间的交互。同时，SDN在数据中心的商用，也促进了核心网各专业域云化的进程，而云化的部署也将带来与以往不同的建设、管理、运维模式。

关键词：核心网；云化技术；策略

1核心网云化概念

NFV（NetworkFunctionVirtualization，网络功能虚拟化）是运营商为了解决电信网络硬件繁多、部署运维复杂、业务创新困难等问题而提出的。NFV在重构电信网络的同时，自身的可靠性保障也必不可少。核心网云化之后，从底层的服务器、存储、网络到上层的应用分层实施，都需要通过硬件资源冗余、合理规划和部署VM（VirtualMachine，虚拟机）、VNF（VirtualNetworkFunction，虚拟网络功能）软件架构优化以及地理容灾方案（如Pool）等，确保整个系统仍然保持高可用性。典型的技术手段包括以下3点。

1.1多层级的可靠性策略

多层级的可靠性策略包含多种可靠性的保障方案措施，是本文探讨的重点内容。

1.2业务队列流控

业务队列流控是指流控不再依赖CPU占用率，而是将CPU、动态内存、消息包等资源的负载量，归一为消息缓存队列中消息等待调度的时延。当资源占用率较高时，减少从流控队列调度的业务消息数量，使队列中缓存的业务消息时延和数量随之增加，当消息数量或时延超过阈值时，消息从队列溢出，形成流控。

2核心网云化的驱动力

核心网云化有利于提升网络部署能力，降低网络部署成本，增强运营能力。

2.1提升灵活性

网元演进为软件，可在虚拟资源上直接加载，扩容、缩容、调度灵活；新业务推出时间大幅缩短。

2.2降本增效

采用通用硬件，业务可自动加载，降低部署成本。采用分省、分大区相结合的运维模式，可以实现集中管理和自动化运维，提升运维效率。

3核心网云化展开历程

2012年末，Tele2Holland&Sweden完成IMS核心网、VoLTE和MMtel的虚拟化测验，计划2014年头完成商用；2013年头，ETSI建立网络功用虚拟化（NetworkFunctionVirtualization，NFV）格外工作组，由几十家运营商构成；2013年6月，中国移动在ITUSG13Q2建立VCN项目，研讨核心网虚拟化；同月，Vodafone在通用HPx86平台上完成虚拟化测验；2013年9月，NTT根据ALU设备展开EPC虚拟化试验和测验；2013年10月，LGU+展开IMS核心网虚拟化测验。4核心网云化系统架构

网络虚拟化体系架构由硬件资本、虚拟资本和虚拟网元功用以及一个资本和网元办理调度域构成，如图1所示。

图1核心网云化系统架构

系统功能介绍如下。

NFVO：统一的资源管理的调度。VNFM：虚拟化网元生命周期管理。VIM：虚拟化资源管理。VNF：虚拟网元功能软件，CSCF、MME、HSS等网元的虚拟化功能软件实体。VM：虚拟机，向上层应用提供虚拟主机。Hypervisor：虚拟机监控器，负责虚拟机的创建、监控、销毁等。

5核心网云化引入策略分析

云的引入是从网络节点的控制层面介绍的，因为对网元的控制面进行计算，对网络和存储资源没有特殊要求，实现云计算相对简单快捷。介绍了中国移动核心网云，建议首选IMS域控制面网元的云，由于VoLTE未来的部署驱动力大，以及实施的难度相对较小。后续可做EPC控制面网元和媒体层面网元的云化及UDC网元的云化。

6IMS云化的部署建议

初始IMS云测试和试点，指定通用硬件，上层网络元素和虚拟化中间件绑定由同一供应商提供。的测试和试点范围是目前设备厂商的成熟程度最高：CSCF和TAS。经过试点和功能验证，根据行业成熟度和业务发展需求确定是否引进。核心网云设置方案，包括省重点、大集中区、全国重点领域3个方面，建议重点集中在大区方案上。对于个别大省，可以考虑省重点项目。大数据中心可以选择大面积的电力资源集中区建设，媒体层提出了网络网元部署无线网络的元素，可复用现有电信机房。

7虚拟化IMS的几个关键问题

全球领先运营商都在不遗余力地推进NFV的成熟，并积极、大胆地在移动核心网向4G演进过程中实践基于虚拟化IMS部署VoLTE。实现过程中有以下几个关键问题。

7.1NFV框架基本稳定，但成熟需要时间

NFVISG自身不拟定规范，其主要方针是构成NFV结构，聚集工业一致，推进工业开展，与3GPP等规范安排和开源安排互动推进规范生成，推进厂商验证供给实践使用参阅。详细的实施规范界说仍是将由ITU-T、3GPP、IETF等来执行。2014年5月，NFV#6现已发动对各工作组的输出GS（GroupSpecification）审阅及NFVPhase2的方针和方案评论，并于2015年第一季度后发动。3GPP也开始发动Studyitem（技能预演项目）。因而，当时NFV根本结构现已安稳，成熟需要时间。

7.2网络弹性与电信业务SLA需要同时保证

电信服务和IT服务有不同的要求。一般来说，IT业务是基于HTTP的业务，可以缓存，非实时，尽力而为的交付；而电信业务是基于SIP的会话业务，双向实时性和高可靠性。因此，实时电信将直接移到IT云平台，将带来电信业务SLA的减少。为了保证电信业务能够实时使用，需要根据电信业务的模型和各网络的功能对电信网进行优化设计。

7.3集成和问题定位复杂度增加

以VoLTE为例，传统的设备部署非常复杂，涉及40多个网元，60多个接口。如果基于NFV来部署VoLTE，第一步应分为多个实体（由不同的制造商，提供硬件虚拟化软件，应用软件等）的系统集成，确保系统运行稳定。然后完成标准接口元素之间的集成和物联网。为了区分原始网络元素，这种集成可以称为垂直集成。毫无疑问，这将导致复杂性的增加。如目前定义的多层实体之间的接口要清晰，兼容性问题，缺乏统一有效的定位手段。另一个例子是不同厂家的SLA不同服务，响应时间不同，多厂商权责明确等问题，将大大增加工作量和选址难的问题。

8结论

虽然云核心网络部署在一些专业领域还存在亟待解决的问题，但云是通信行业的发展趋势，不仅有利于物理设备，提高资源利用率，提高网络部署的能力，降低网络部署成本，提高操作能力，而且通过核心网网元虚拟网络的演进和加载，扩张，收缩的直接实现，在云的灵活调度，可以大大缩短新业务的部署时间，降低运营成本，在一定程度上提高经营者的竞争力。

参考文献：

[1]徐志发.“软件定义”背景下电信核心网的“云化”演进[J].中国多媒体通信，2014，11.

[2]薛淼，符刚，等.基于SDN/NFV的核心网演进关键技术研究[J].邮电设计技术，2014，3.

[3]刘慧洋，陈挺.SDN在运营商政企客户中的应用探讨[J].科技研究，2014，25.

[4]胡小娟,张园,夏旭,等.基于SDN融合的虚拟化移动核心网络研究[J].电信科学,2013,9(9):51-54.

[5]房秉毅,张云勇,陈清金,等.云计算网络虚拟化技术[J].信息通信技术,2011,5(1):50-53.