NFV知识培训PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,目录,NFV,基本概念和架构,虚拟化和云化,NFV,自底向上各层要求,中国移动电信云工作进展,NFV,知识培训,1,2025/4/28 周一,解耦,开放,简化,厂商,A,厂商,B,厂商,C,厂商,D,厂商,E,From:,传统烟囱式结构：软件和硬件合一,To:,软件和硬件解耦,NFV,即,Network Functions Virtualization,（网络功能虚拟化），就是将传统的,CT,业务部署到云平台上（云平台是指将物理硬件虚拟化所形成的虚拟机平台，能够承载,CT,和,IT,应用），从而实现软硬件解耦合。,什么是,NFV,2,2025/4/28 周一,NFV,的,ETSI,标准架构,包括虚拟机管理软件和硬件,Hypervisor,是每个服务器上的虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络能力的直接提供者,运行在虚拟化平台上的网元软件,最小部署单元是一个或者多个,VM,NFVO,（,NFV Orchestration),负责网络业务的部署，比如,VoLTE,服务、,RCS,服务,，以及跨厂家、跨数据中心的全局资源管理,VNFM,(VNF,manager,）负责网元生命周期管理，基本能力包括网元,VM,的增、删、查、改,VIM,（,Virtual Infrastructure Manager,）是云平台的管理，负责硬件管理、,VM,部署、,VM,协调和调度等,VNF,：虚拟化网络功能,NFVI:NFV,基础设施,MANO,=NFVO+VNFM+VIM,C,omputing,Hardware,Storage,Hardware,Network,Hardware,Hardware resources,Virtualisation,Layer,Virtualised,Infrastructure,Manager,VNF,Manager,VNF 2,Orchestrator,OSS/BSS,VNF 3,VNF 1,Virtual,Computing,Virtual,Storage,Virtual,Network,NFV Management and,Orchestration,EMS 2,EMS 3,EMS 1,Service,VNF and Infrastructure,Description,NFVI,VNF,3,2025/4/28 周一,ETSI NFV ISG,特点,：,运营商主导,分析需求，制定架构,250+,家厂商参与，,IT,厂商参与众多,2012.10,，,13,家运营商发起,产业,互动,验证,NFV,的起源及标准化：以商业化为目标，应对互联网的挑战,2013,2014,2015,2016,2017,Phase1,：,定义框架,，流程存在争议,Phase2,：解决争议问题，以及,互操作和具体实现,；,Phase3,：,聚焦,部署场景,ETSI NFV ISG,NFV,标准化进展,NFV,的开源平台（,Open Platform For NFV,）项目，,目标是成为运营级别的集成开源参考平台，从而加速,NFV,技术演进和商用进程,：当前,聚焦云基础设施,。,3GPP SA5,主要研究,NFV,的,管理接口,，各项目仍处于功能需求讨论的初级阶段,2018,4,NFV/SDN,的发展体现了,CT,和,IT,的结合,标准化组织,开源组织,SDN,Forwarding,Controller,APP,北向,接口,OpenFlow,南向,接口,Netconf,APP,APP,开放：软硬件的解耦，功能软件化成为趋势，带来原有封闭产业的开放和,IT/CT,产业的互相渗透，通信协议接口变成了,API,调用的软件接口，软件互操作成为主要内容,标准：需要依赖事实标准投入来增强互通性，需重视开源发展和软件开发、集成和认证能力，提升软件层面的互操作能力,VIM,NFVO,VNFM,云管理,Hypervisor/,虚拟机管理,VMM,硬件资源（计算、存储、网络）,虚拟机,VM,虚拟机,VM,VNF,(vCSCF,，,vHSS.),VNF,(vCPE,vBRAS),虚拟层,硬件,OSS/BSS,虚拟网元,KVM/OVS/DPDK,Network,Virtualization,Storage,Virtualization,OPNFV Danube Overview,Compute Virtualization,Management and Orchestration,Virtual Network Functions,OpenStack,KVM,OpenDaylight,OVS,ONOS,Compute,Storage,Network,Infrastructure,Pharos Community Labs,OPNFV Bare Metal Lab,Upstream Project Collaboration:,Integration,Testing,New Features,OpenContrail,Ceph,ODP,DPDK,Alignment,Installation,Composition,Functional,System,Performance,NFV Features,Continuous Integration/Continuous Deployment,Documentation,Security,FD.io,Data Plane,LXD,6,2025/4/28 周一,目录,NFV,基本概念和架构,虚拟化和云化,NFV,自底向上各层要求,中国移动电信云工作进展,7,2025/4/28 周一,资源独立,操作系统必须与硬件紧耦合,资源抽像成共享资源池,上层操作系统与硬件解耦，操作系统从资源池中分配资源,传统架构,/,模式,虚拟化架构,/,模式,虚拟化,：引入虚拟化层，对物理资源进行抽象，让资源使用者更加灵活地使用资源。,IT,虚拟化的优势,降低运营成本,降低能源消耗,提升资源利用率,提高应用兼容性,加速应用部署,动态调度资源,虚拟化是什么？,8,2025/4/28 周一,NFV,不仅是虚拟化，更需要软件云化架构提高弹性与可靠性,传统盒子,云化架构,软件与硬件绑定,虚拟化,虚拟机,软硬件解耦,VNF,内部视角,(,如,CSCF),软硬件解耦,云化,关键能力区别,程序与数据分离，转发与数据分离,支持水平扩容,，内存分布式数据库,虚拟化,业务逻辑与,业务数据绑定,VNF,（如,CSCF,）,业务逻辑与业务,数据绑定,业务数据层（内存分布式数据库）,业务逻辑层,会话转发层,9,2025/4/28 周一,秒级弹性缩容及业务“零”中断,分钟级弹性扩容,弹性：业务按需快速自动伸缩,主,DB,备,DB,A,B,C,无状态,分布式,N+M,冗余的,业务处理模块,实时话务,实时话务,业务分发,新生产,模块,根据,CPU,负载,分发,获取动态数据,动态数据,:,用户签约数据，链路局向配置数据，稳态呼叫会话数据,无状态,分布式,N+M,冗余的,业务处理模块,实时话务,实时话务,业务分发,根据,CPU,负载分发,稳态话务可以在立即在其他模块中重建,实时话务,A,B,C,主,DB,被,DB,A,B,C,A,B,C,业务分发,业务分发,主,备,主,备,10,2025/4/28 周一,高可靠性：多层,HA,机制协同确保业务,5,个,9,可用性,应用层,网元,网元：组,Pool,容灾,网元,业务模块,冗余机制,2,：无状态,N+M,业务模块,业务模块,Cloud OS,冗余机制：虚拟机快速重建,新生成虚拟机,硬件层,冗余机制：簇化以及物料冗余,硬件层,/VM,层,/,业务层各层可靠性各自独立，高度互补确保整体可用性,确保应用层会话,”0”,中断,确保资源永远可用,99.999%,可用性,虚拟机,11,2025/4/28 周一,IMS,EPC,NFV,网络云化演进：从,NFV,云化到微服务化,物理机,软件与硬件耦合,业务和数据无法解耦,云化,VNF,三层云化架构，程序和数据分离,业务处理逻辑无状态化,通过编排器,Orchestrator,实现多厂商应用的自动化部署,Orchestration,Database,Load Balance,Regional,DC,Edge,DC,Center,DC,App,logic,App,logic,App Logic,2015,2016-2017,面向微服务的软件架构,轻量级虚拟化,(,容器技术,),E2E,自动化编排,可编程,&,切片,Micro Service,Slicing,On-Demand,2018-2020,超越虚拟化、立足云化，建设面向,5G,微服务化演进的,NFV,云化网络,微服务化,12,目录,NFV,基本概念和架构,虚拟化和云化,NFV,自底向上各层要求,中国移动电信云工作进展,13,2025/4/28 周一,通用硬件：提升转发能力，匹配电信业务需求,vRAN,vGW,vMSE,vSWITCH,电信云：,3GPP,网状互通,东西流量大,IT,云：,Client/Server,模式,南北流量大,vAPP1,vAPP2,vAPP3,vSWITCH,IT,网络关注,计算和存储,电信网络关注,数据转发和,I/O,吞吐量,会话,表示层,应用,存储,转发,计算,物理,数据链路,网络传输层,吞吐量,硬件,Cloud OS,VNF,X,Gbps,4Gbps,硬件,Cloud OS,VNF,通用,X86,DPDK+SR-IOV,直通技术,X,倍性能提升,/,板卡,=,1,加速子卡,X,单板,加速板卡,软硬直通,通用,IPSec/SA/Gb,加速子卡,COTS,OS,VNF,MANO,集成服务,14,2025/4/28 周一,虚拟层：基于开放、开源架构打造多业务电信级云平台,物理机,I,层管理进程,VM,普通,虚拟机,VM,低时延虚拟机,Cpu 0,Cpu 1,Cpu 2,Cpu 3,Cpu 4,Cpu 5,Cpu 6,Cpu 7,Cpu 8,VM,普通,虚拟机,OpenStack,创建虚拟机,指定低时延敏感属性,低时延业务,VM,独占资源,Host OS,&,Hypervisor,Host OS,&,Hypervisor,Host OS,&,Hypervisor,共享资源池,Failed Server,+,+,服务器故障：异常下电，宕机，物理组件故障,Host OS,故障：,Crash,，关键进程,Hang up,亲和性调度实现电信级性能,虚拟机大页、,IO-NUMA,、虚拟机带宽调度等电信亲和性调度算法,vCPU,绑定到,物理,CPU,核，禁止超分配、内存预占等，,避免,超分,带来性能下降,和不确定性,以,开放开源,OPENSTACK,架构以及,KVM,虚拟化层,为基础，,通过,亲和性调度,及电信级,故障检测,与恢复进行电信级,增强加固,1s,内故障检测（,Watchdog,、亚健康检测、黑匣子、主机故障检测机制）,30s,内恢复虚拟机,电信级故障检测与恢复保证高可靠性,COTS,OS,VNF,MANO,集成服务,15,2025/4/28 周一,传统网络,(,软硬件耦合,),IMS,EPC,DC,Cloud OS,vEPC,vIMS,虚拟化,(,软硬件解耦,),DC,DC,Cloud OS,Cloud OS,跨,DC,中间件,分布式,DB,负载均衡层,业务处理层,云化架构,(,软件原子化,&,数据处理分离,),虚拟化是技术视角的概念：,实现软硬件解耦的,IT,技术,云化的第一步,云化是业务视角的概念：,单模块快速扩缩容，提升资源利用率,虚拟机故障隔离，快速故障恢复,独立备份机制提供更高的可靠性,软硬件解耦,软件功能,原子级化,业务处理,&,数据分离,分布式内存,智能负载均衡,跨,DC,的分布式部署、业务和数据分离、负载均衡是,VNF,重构的关键点,VNF,：电信级可靠性和弹性需要全分布式的云化软件架构,COTS,OS,VNF,MANO,集成服务,MANO,：从一个配置实例来看,MANO,各部件的业务职责,配置,设计,终结,运行管理,部署,MANO,：,全生命周期管理,OSS/BSS,VNF,NFVI,EMS,VIM,VNFM,NFVO,WAN Infrastructure Manager,VNFD,MANO,2,1,3,4,5,获取资源,NFVO,从,VIM,获取虚拟资源状态,下发执行,NFVO,决策,EPC,部署并下发,VNFM,执行,VNF,请求,VNFM,向,VIM,请求创建,MME/GW,的,VM,VM,创建,VIM,根据要求创建,VM,VNF,配置,VNFM,知会,EMS,配置,MME/GW,业务,1,2,3,4,5,以实例化一个,EPC,网络为例,COTS,OS,VNF,MANO,集成服务,MANO,：对,NFV,整体及各层理解和实践是,MANO,应用的基础,开放架构,异厂家及,VNF,与,PNF,管理,异构网络和跨,DC,资源管理,可编程,API,，支持多种接口形式,算法建模,业务建模预测,跨层故障关联和自愈能力,易部署,图形化界面，简化配置难度,功能插件化，增值服务套件,快速集成与业务发放,业务故障恢复,资源高效利用,IOT,测试,电信运维经验,定制化能力,电信业务理解,服务集成能力,MANO,DC/VNF,资源预测,历史数据,预测数据,1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,7,OSS/BSS,VNF,NFVI,EMS,VIM,NFVO,VNFM,PNF,VNF,PNF,MANO,HSS,CSCF,Firewall,PGW,MME,VNF Library,Policy Library,Scale-In,Policy,Scale-Out,Policy,Alarm Policy,Resource Policy,VNF,COTS,OS,VNF,MANO,集成服务,18,2025/4/28 周一,目录,NFV,基本概念和架构,虚拟化和云化,NFV,自底向上各层要求,中国移动电信云工作进展,19,2025/4/28 周一,下一代网络转型的发展目标,未来新型数据中心，采用,IT,通用服务器构建资源池，电信设备软硬解耦，以软件形式形成电信云，并支撑内容分发、边缘计算等能力,新型数据中心（云化部署形态）,核心技术：网络功能虚拟化,NFV,、,电信云,核心技术：软件定义网络,SDN,未来新型网络，采用控制转发分离和路由集中计算，实现网络灵活、智能调度和网络能力的开放,新型网络（智能化网络调度）,未来新型大脑，实现跨领域、端到端、全网资源和网元流量流向管理编排和调度,新型大脑（智能网络编排）,核心技术：协同编排,Orchestrator,架构,可灵活调整,资源,可弹性伸缩,流量,可全局调度,能力,可全面开放,未来网络将从“以语音和数据为核心”的架构转向“以内容和流量为核心的数据中心”网络架构,20,2025/4/28 周一,目标架构设计：云化的数据中心，智能化的流量调度，内容与计算能力下沉,新型数据中心的发展原则,控制面集中,：控制功能集中，形成核心云，实现更灵活的网络调度,媒体面下沉,：流量快速卸载，形成边缘云，优化流量和用户体验，提高网络效率,新型网络的发展原则,面向,DC,东西向的连接,：流量流向可规划，应完全采用智能化控制实现流量最优调度,面向用户接入南北向的连接,：引入智能调度作为网络流量的优化手段，提升利用率,核心云,(,含新型大脑，管理调度平台,),BRAS,硬件层,虚拟层,SDN,控制器,5G,IMS,核心,DC,50100,边缘,DC,10003000,接入,AP,100,万,硬件层,虚拟层,边缘云,BRAS,5G,CDN,sCPE,硬件层,虚拟层,边缘云,BRAS,5G,CDN,sCPE,硬件层,虚拟层,边缘云,BRAS,5G,CDN,sCPE,接入AP,硬件层,虚拟层,PTN,5G,EC,接入,AP,PTN,OLT,OTN,接入,AP,硬件层,虚拟层,OLT,EC,PTN,OTN,核心云,(,含新型大脑，管理调度平台,),BRAS,硬件层,虚拟层,SDN,控制器,5G,IMS,编排器,编排器,云化、标准化的云数据中心（,TIC,）是未来网络架构的基本单元,以云化、标准化的云数据中心（,TIC,）重构云化核心网络,TIC,具备高等级服务质量要求的标准组网、标准基础设施和统一管理编排体系，可承载各类虚拟化应用，可统一调度，可快速复制,基于规范的,VNFD,和,NSD,快速部署网元和网络,模板化编排管理,服务器统一为计算密集型、存储密集型，转发密集型,采用标准化硬件管理接口,统一的硬件资源模型,按照管理、存储、业务三个平面以及标准的子网模型规划,TIC,底层网络,规范的,undercloud,网络,采用,PXE,批量安装,采用脚本,+,工具规范集成,自动化快速部署虚拟层软件,规范化,VNFM,规范化,EMS,以及,OSS,协同,规范的虚拟网元及管理,通过,openstack neutron,、,SDN,控制器、,OVS,协同实现规范的,TIC,业务网络,规范的,overcloud,网络,在,openstack,基础上进行规范化增强,规范的虚拟资源管理,TIC,内采用规范的供电、散热等配套设施,规范的,TIC,配套设施,