【導(dǎo)讀】：NFV是運(yùn)營(yíng)商下一代云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是構(gòu)筑未來(lái)開(kāi)放式電信網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。ETSI NFV標(biāo)準(zhǔn)作為NFV的核心框架，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展在不斷的演進(jìn)之中，是全球運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)多廠商、分層解耦的NFV商用系統(tǒng)以及建立開(kāi)放式NFV生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)?？v觀全球，NFV技術(shù)仍處于相對(duì)初級(jí)的虛擬化階段，有很多現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題需要解決。近兩年國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商加快了NFV落地試點(diǎn)及商用部署的步伐，2018年可以預(yù)見(jiàn)到更多的規(guī)?；逃貌渴鹇涞?。在大規(guī)模商用部署之前，有必要對(duì)NFV的整個(gè)發(fā)展歷程、國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商整體情況、存在的問(wèn)題以及后續(xù)發(fā)展思路進(jìn)行系統(tǒng)性的梳理和反思，以幫助解決商用部署中的問(wèn)題、指導(dǎo)NFV從虛擬化到云化發(fā)展的突破、建立一個(gè)運(yùn)營(yíng)商以及IT/CT廠商共贏的良性NFV生態(tài)環(huán)境。

　　一、NFV發(fā)展歷程

　?。ㄒ唬㎞FV是云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

　　縱觀整個(gè)通信發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)（參見(jiàn)圖1），通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變革關(guān)鍵在于新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)。數(shù)字程控交換技術(shù)的發(fā)展使得我們從傳統(tǒng)的模擬電路交換時(shí)代進(jìn)入了通信2.0時(shí)代，IP技術(shù)在通信領(lǐng)域的運(yùn)用，以及4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)，使得我們進(jìn)入了全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的通信3.0時(shí)代。而NFV則是我們即將進(jìn)入的通信4.0 - 云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一（未來(lái)我們是否會(huì)借助人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)入自組織網(wǎng)絡(luò)的通信5.0時(shí)代？）。

圖1：技術(shù)驅(qū)動(dòng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展變革

　　（二）ETSI NFV的產(chǎn)生及發(fā)展

　　2012年10月，借在德國(guó)召開(kāi)的SDN及OpenFlow世界大會(huì)之機(jī)，13家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商聚集在一起，首次發(fā)布了NFV的介紹性白皮書(shū)，第一次正式提出了NFV的構(gòu)想。這部白皮書(shū)成為指導(dǎo)NFV后續(xù)行動(dòng)的綱領(lǐng)性文件。

　　2013年初，在ETSI總部-法國(guó)的索菲亞·安蒂波利斯召開(kāi)了ISG NFV（NFV行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工作組）第一次全體大會(huì)，這標(biāo)志著NFV正式成為全球電信產(chǎn)業(yè)關(guān)注、并致力于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化工作快速發(fā)展的領(lǐng)域。截止到目前，ISG NFV會(huì)員已達(dá)到三百多家(其中包含38家運(yùn)營(yíng)商)，是ETSI參與會(huì)員最多的工作組。

　　多年以來(lái)，電信運(yùn)營(yíng)商飽受專屬硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的困擾。提出NFV的初衷旨在利用IT虛擬化技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，將不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、交換機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備上，并能根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)不同位置部署運(yùn)行。

　　從2012年首部NFV白皮書(shū)至今，ETSI在NFV標(biāo)準(zhǔn)化方面做了大量的工作，為NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵的里程碑（參見(jiàn)圖2）包括2013年提出NFV參考框架、2014年的NFV MANO框架等。從2015年開(kāi)始，ETSI一直致力于在功能、模型、接口及互操作標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義及完善。 2017年8月，ETSI SOL工作組發(fā)布了可落地的互操作RESTful協(xié)議接口和TOSCA模型的部分關(guān)鍵成果，成為解決多廠商互操作問(wèn)題的關(guān)鍵里程碑！

圖2：ETSI ISG NFV標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)鍵里程碑

　　圖3展示了ISG NFV標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要內(nèi)容。自2013年起，ETSI基本上每隔兩年發(fā)布一次NFV標(biāo)準(zhǔn)成果版本（Release）。各版本相關(guān)的主要工作內(nèi)容如下：

圖3：ETSI ISG NFV標(biāo)準(zhǔn)化工作主要內(nèi)容

　　——版本1 (2013-2014)：重點(diǎn)研究 NFV 的概念及可行性。主要工作包括：提供基線研究和規(guī)范、定義NFV 體系結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)設(shè)施NFVI、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能VNF、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)NS、NFV管理及編排MANO）等

　　——版本 2 (2015-2017)：重點(diǎn)研究 NFV解決方案的互操作性。主要工作包括：功能需求、架構(gòu)、參考點(diǎn)的詳細(xì)要求和定義、基于 NFV 體系結(jié)構(gòu)的互操作性標(biāo)準(zhǔn)定義（ 包括VNF 包、 VNF / NS 描述符、信息模型/數(shù)據(jù)模型、接口及協(xié)議規(guī)范等）

　　——版本3 (2016-2018)：重點(diǎn)研究針對(duì)NFV投入運(yùn)作（商用化）如何豐富NFV架構(gòu)框架和功能特性。主要完善的功能特性包括：計(jì)費(fèi)管理、軟件許可管理、策略管理、多站點(diǎn)編排部署、DevOps及云原生支持等。同時(shí)版本3還進(jìn)一步完善了與接口和描述符相關(guān)的新需求和規(guī)范。

　　（三）蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)

　　當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是一個(gè)協(xié)作的時(shí)代。協(xié)作能夠使得各參與方更快、更可承受、更有效地推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。NFV作為電信網(wǎng)絡(luò)從全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)到云化可編程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，得到了產(chǎn)業(yè)界的熱烈響應(yīng)。鑒于在NFV領(lǐng)域有很多關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)需要解決，因此各方協(xié)作成為廣泛的共識(shí)。

　　以ETSI的NFV參考框架為核心，從標(biāo)準(zhǔn)化組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟到開(kāi)源社區(qū)，從科研機(jī)構(gòu)、廠商到運(yùn)營(yíng)商，相關(guān)各方在需求、驗(yàn)證、研究、規(guī)范、實(shí)現(xiàn)、部署等多個(gè)維度展開(kāi)協(xié)同工作，有力地推動(dòng)了NFV技術(shù)的進(jìn)步和成熟，形成了蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)。圖4展示了NFV產(chǎn)業(yè)的主要相關(guān)參與方（標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)源角度比較著名的有TM Forum的ZOOM、MEF的LSO、ONAP以及OPNFV等）。

圖4：蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)

　　（四）不斷演進(jìn)中的NFV框架

　　NFV是IT虛擬化及云計(jì)算技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，這里的應(yīng)用不是簡(jiǎn)單的、一成不變的應(yīng)用，而是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，將最新的虛擬化、云計(jì)算理念和技術(shù)持續(xù)不斷運(yùn)用到NFV理論和技術(shù)框架的過(guò)程。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，NFV框架在不斷豐富和完善之中。例如，早期的虛擬化技術(shù)是基于Hypervisor、以VM為主的技術(shù)。2013年，隨著Docker的正式開(kāi)源，基于容器的虛擬化技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主流的部署方式。

　　鑒于容器化技術(shù)的迅速發(fā)展和其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，ETSI標(biāo)準(zhǔn)化組織也對(duì)將其納入NFV框架進(jìn)行了重點(diǎn)研究。例如，《 NFV-EVE 004 ：關(guān)于在NFV框架中運(yùn)用不同虛擬化技術(shù)的報(bào)告》中，明確提出了NFV框架包括對(duì)Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持，如圖5所示：

圖5：NFV框架對(duì)Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持

　　除了容器技術(shù)之外，隨著微服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，將龐大的單體應(yīng)用拆分為由不同微服務(wù)組件組合而成的云原生應(yīng)用，可以在基礎(chǔ)設(shè)施可靠性相對(duì)較低的情況下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用及業(yè)務(wù)的高可靠性，并能根據(jù)業(yè)務(wù)量大小按需動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)水平容量擴(kuò)展，在IT及互聯(lián)網(wǎng)界逐漸成為主流的應(yīng)用設(shè)計(jì)模式。

　　云原生應(yīng)用設(shè)計(jì)模式在NFV框架中也得到了體現(xiàn)。例如：在ETSI 版本3的《NFV -EVE 011：云原生VNF實(shí)現(xiàn)分類(lèi)描述》規(guī)范中，描述了云原生VNF需要滿足的各類(lèi)非功能性需求以及在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上的考慮。其中，關(guān)鍵的云原生非功能性需求包括：可恢復(fù)性(Resiliency)、彈性(Scaling)、可組合性、位置無(wú)關(guān)性、狀態(tài)管理、能力開(kāi)放、零接觸管理和負(fù)載均衡等。與此相關(guān)，版本3目前也在研究如何針對(duì)云原生及PaaS需求對(duì)NFV架構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)等。相關(guān)的進(jìn)展參見(jiàn)NFV-IFA 029報(bào)告。

　　隨著對(duì)NFV認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，人們逐漸意識(shí)到，NFV的本質(zhì)不是簡(jiǎn)單的軟硬件分離（Separation of software from hardware），而是功能與容量的分離（Separation of functionality from capacity）。這一點(diǎn)與Google等互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算公司近1-2年提出的Cloud 3.0架構(gòu)- 無(wú)服務(wù)器計(jì)算（Serverless compute）和FaaS（Function as a Service）模式等在本質(zhì)認(rèn)識(shí)上越來(lái)越接近。隨著云計(jì)算領(lǐng)域更多新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，NFV必將不斷擴(kuò)展其內(nèi)涵。

　?。ㄎ澹㎞FV發(fā)展的四個(gè)階段

　　NFV并非是一個(gè)單一的解決方案，NFV的發(fā)展是一個(gè)不斷演進(jìn)的分階段過(guò)程。它的每一個(gè)階段都代表了不同的技術(shù)創(chuàng)新，都是向著更快地交付應(yīng)用和業(yè)務(wù)、驅(qū)動(dòng)更多的創(chuàng)新方向發(fā)展。當(dāng)然，隨著技術(shù)的成熟，運(yùn)營(yíng)商在部署NFV的時(shí)候，也可以跨越不同的階段。

　　基于業(yè)界共識(shí)，目前可以將NFV的發(fā)展分為以下四個(gè)階段（參見(jiàn)圖6）：

圖6：NFV發(fā)展的四個(gè)階段

　　1、解耦階段：網(wǎng)絡(luò)功能與底層硬件的分離，從CT廠商專屬、封閉的解決方案中解放出來(lái)，以軟件形式部署在標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)之上和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以提升部署靈活性，同時(shí)降低成本和管理復(fù)雜性。

　　2、虛擬化階段：網(wǎng)絡(luò)功能部署在基于Hypervisor的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施資源之上?？梢杂行У靥岣哔Y源利用率/密度，并可以通過(guò)編排器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的管理能力，如擴(kuò)縮容等。

　　3、云化階段：基于統(tǒng)一控制和編排的電信云化環(huán)境及云原生VNF能力，能更好地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的資源共享和彈性部署。同時(shí)能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量模式及客戶需求變化，以自動(dòng)化的方式動(dòng)態(tài)地響應(yīng)并創(chuàng)建/變更業(yè)務(wù)。新的業(yè)務(wù)可以采用DevOps模式開(kāi)發(fā)并以敏捷彈性的方式部署。

　　4、分解重構(gòu)階段：對(duì)網(wǎng)絡(luò)功進(jìn)行分解重構(gòu)，以更科學(xué)、更靈活的基本構(gòu)件塊形式存在。運(yùn)營(yíng)商可以利用這些更細(xì)粒度的子功能，像拼接樂(lè)高積木一樣，更快地動(dòng)態(tài)拼接出全新的業(yè)務(wù)。為提高客戶體驗(yàn)，部分子功能組件可以智能化地推送到客戶側(cè)或者網(wǎng)絡(luò)邊緣，一些更為通用的子功能組件可以下沉到云化基礎(chǔ)設(shè)施層，以PaaS能力部署。

　　從技術(shù)角度看，這四個(gè)階段基本上都不存在難以逾越的障礙。從國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商的PoC及現(xiàn)網(wǎng)部署所采用的技術(shù)角度看，目前全球NFV發(fā)展整體上處于虛擬化階段，尚未進(jìn)入到云化階段。

　　有一種觀點(diǎn)認(rèn)為NFV已經(jīng)過(guò)時(shí)了，因?yàn)樗皇菍?shí)現(xiàn)了虛擬化，未來(lái)將是NFC (Network Functions Cloudification)- 網(wǎng)絡(luò)功能云化的時(shí)代。對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)，我覺(jué)得值得商榷。從上文分析可以看出，云化只是NFV走向發(fā)展成熟的一個(gè)中間階段，現(xiàn)有以ETSI為核心的NFV標(biāo)準(zhǔn)體系在其持續(xù)的演進(jìn)和完善的過(guò)程中，已經(jīng)覆蓋到了云化階段的需求，從整個(gè)NFV產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展角度，完全沒(méi)有必要推倒重來(lái)、為吸引眼球另起爐灶鼓吹一個(gè)全新的概念和體系。

　　關(guān)于全球運(yùn)營(yíng)商N(yùn)FV的整體情況以及典型海外運(yùn)營(yíng)商N(yùn)FV的發(fā)展思路，將會(huì)在接下來(lái)的文章中與各位詳細(xì)分享，敬請(qǐng)期待。