NFV构筑融合新网络——华为CloudCore解决方案

 编者按：现有的网络面临着尴尬的境地，一方面传统网络已经陈旧不堪，满足不了日益增长的需要；另一方面，新型的网络尚未全面问世，电信网络依然不能满足需求，华为CloudCore解决方案将尝试在电信网络的重构上作出努力。

新形势驱动运营商用IT改造CT，构建敏捷的竞争力

    数字经济时代来临，随着移动互联网的兴起，传统电信运营商的语音、短信等业务被OTT类似应用不断冲击和侵蚀。电信业的花园围墙被推倒，运营商面临的竞争环境和竞争对手从此改变，将面临来自成千上万OTT玩家的竞争。同时，电信业务用户的需求体验、用户行为也发生了变化，呈现出实时（REAL TIME）、按需定制（ON DEMAND）、全在线（ALL ONLINE）、自助服务（DIY）以及社交分享（SOCIAL）五大特征（简称为 ROADS）。新的竞争形势、新的用户体验和行为，使得运营商必须在商业模式、营销模式、研发模式、运营模式、服务模式等全方面做出改变。这些改变，需要一个敏捷的电信网络作为支撑。

    另一方面，传统的电信网络烟囱化，投资/运营成本居高不下（硬件繁多，部署运维复杂），业务创新困难，这些问题已经成为移动互联网时代制约运营商发展的重要瓶颈。

    重构电信网络，是支撑上述改变和解决问题的基础。电信网络重构的核心，是用IT技术来改造CT网络，构建敏捷的竞争力。云计算等新兴技术给电信运营商的网络带来了新的机遇和重构的技术基础。具体的实现形式，是通过对传统电信网元的软硬件解耦，借用云计算技术实现资源共享和灵活分配，实现网元功能的虚拟化（NFV），也称为云化。根据知名咨询公司infonetics的调研，核心网是电信网络云化的第一步。 

高效的软件架构和设计是核心网云化之后能力的保障

    核心网作为电信网络的交换和控制中心，云化之后需要继续保持高可靠、高性能和故障自愈、流控等电信级的服务等级要求，同时又要具备开放的能力。这必然要求核心网具有高效的软件架构和设计。 

云化架构

    云化的软件架构是核心网能力的首要保障。所谓云化架构，简单来说就是要做到：电信软件分层（分为业务分发，业务处理，数据存储），实现程序和数据分离，业务处理单元无状态化设计。典型架构如下图所示：

  程序数据分离，就是把通讯过程中的会话状态信息从业务处理逻辑中分离出来，用专门的分布式数据库模块来存储；而程序（即业务处理单元）本身，只负责处理业务逻辑，不再存储用户/会话等状态信息；前端通过业务分发模块来进行负载分发。因为业务处理单元无状态化，所以分发模块也无需再根据用户/会话来分发消息到特定的处理单元，可以确保更灵活的分发策略（比如根据处理单元的负载、健康状况等智能分发）。

    云化架构带来的最直接好处是业务处理单元可以任意弹性伸缩，根据业务量的增减情况灵活增加/释放所占用的虚拟机资源，并且伸缩过程无需考虑当前处理的会话，伸缩过程可以非常迅速，在分钟级完成话务量的自动迁移。

电信级服务等级保证

    核心网作为通信网络的中枢，电信级的服务等级保障不可缺少。典型的技术手段包括以下几点：

 ■多层级的可靠性策略

 ■基于KPI的健康检测/故障自愈

 ■业务队列流控

 ■基于虚拟计算/存储/网络资源优化的高性能设计

 ■异构资源池

    核心网云化之后，软硬件解耦，软件分层，因此可靠性策略需要从底层的服务器、存储、网络开始，直到上层的应用分层实施。通过多网卡冗余、网卡绑定、多磁阵组网、应用层HA等措施互相配合确保整个系统仍然保持99.999%的可靠性。

    而基于KPI的健康检测/故障自愈也是保证系统电信级服务等级的重要手段。传统故障处理只有系统完全故障后才进行切换，且只支持整体的切换，风险大。基于KPI的健康检测，是对业务KPI进行实时监控，并和局点关键KPI历史统计值进行对比分析，在关键KPI下降达到预设的范围后，针对故障原因，自动告警、自动快速切换，完成故障自愈。

    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。从而规避CPU波动和观测不准等因素对于流控的影响，提升CPU的使用率。

    众所周知，NFV采用的服务器虚拟化技术，虚拟机的调度管理、中断会消耗掉大量的系统资源，造成服务器性能下降，最多的时候甚至下降幅度达到20%-30%。要保证核心网软件的高性能，必须要优化软件设计。优化可以从虚拟计算/存储/网络资源几方面着手。通过降低调度、中断开销，提升内存访问效率等提升虚拟计算性能；通过存储直通技术提升虚拟存储性能；而虚拟网络性能优化则可以从减少OS内核态和用户态拷贝（DPDK）、减少IO中断等措施完成。

    云化之后的核心网还需要考虑和传统硬件架构的核心网协同工作，不能成为完全独立、不相关的两套系统。因此云化和传统硬件的核心网异构组网，形成统一资源池，可以统一管理运维、统一处理业务，也是非常重要的一个能力。

开放性

    传统电信网络专有的硬件+软件，封闭的业务系统，使得业务上线复杂，创新缓慢，运营商面临OTT玩家高度开放业务竞争时应对乏力。因此核心网云化的一个重要初衷是构建一个开放的网络。

    核心网云化的开放性主要体现在以下几个方面：

 ■支持通用硬件、云化操作系统；

 ■具备和多厂家硬件/软件预集成的能力；

 ■开放、互联、创新的产业生态体系，实现产业价值聚合

 ■支持开源；

    在开放性方面，未来的系统还需要支持硬件和云化操作系统的混搭，即一个云化核心网可以部署在多种通用硬件/多种云化操作系统形成的异构数据中心之上。

华为CloudCore引领核心网云化之路

    华为CloudCore解决方案全面遵循核心网云化的软件架构和设计要求，云化范围涵盖核心网所有网元。此外，华为CloudCore在NFV标准贡献、业界认可、建设开放产业生态和商用案例方面也做出了自己的贡献。

  在NFV标准贡献方面，华为加入了全部NFV行业组织、开源社区。如华为加入了ETSI NFV工作组，是NFV基础架构组联合主席。在工作组的9个研究课题组中，华为全部参与并为部分课题做出了很重要的贡献，被NFV组织采纳了348篇提案，名列第一。

 

    华为的努力也得到了业界的积极认可。在2014年的IMS世界论坛上，华为Cloud Core解决方案凭借领先的技术、成功的试验局和商用经验，获得了最佳创新虚拟化IMS解决方案大奖。2014年底，根据著名咨询公司Current Analysis 的最新报告，华为连续两年被运营商评为最佳SDN/NFV解决方案供应商。

    2015年1月20日，作为NFV积极推动者与贡献者的华为正式在西安建成并启用业界领先的NFV开放实验室（NFV Open Lab）。该实验室具有三重职能：一是构建多场景多厂商的集成验证能力，即针对各典型业务场景，灵活构建多厂商集成验证平台，通过持续集成和项目实践，逐步构建起大数据分析平台，为运营商NFV网络业务规划提供可靠数据支持，支撑决策制定；二是与行业组织、运营商、合作伙伴快速地进行联合解决方案开发和创新，并进行相互认证和授权；三是构建NFV开放、合作的产业生态链，目前已经聚合了150多家合作伙伴。

    华为CloudCore解决方案已经有成熟的商用案例。华为在2014年底和欧洲某知名运营商合作部署了业界首个云化IMS商用项目。在该项目中，华为给客户提供了云化的IMS应用，并基于第三方的服务器和云操作系统部署。华为作为首要集成商，负责整个云化系统从底层硬件、云化操作系统到上层IMS软件的垂直集成工作。凭借着专业的交付团队、丰富的集成经验、高效的集成工具，在短期内顺利完成了商用交付。

    华为CloudCore领先的架构和设计，突出的业界贡献和高认可度，以及成熟的商用能力，将有力支撑运营商构建敏捷的新电信网络，引领核心网云化之路。

 转载自：C114中国通信网

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