云計算開源產業聯盟：電信云白皮書(2019)(56頁).pdf

1、 電電 信信 云云 白白 皮皮 書書 （2019年）年） 云計算開源產業聯盟云計算開源產業聯盟 OpenSource Cloud Alliance for industry，OSCAR 2019年7月 版權聲明版權聲明 本白皮書版權屬于云計算開源產業聯盟，并受法律保護。轉載、 摘編或利用其它方式使用本調查報告文字或者觀點的，應注明“來 源：云計算開源產業聯盟”。違反上述聲明者，本聯盟將追究其相關 法律責任。 前前 言言 經過多年的發展，云計算已經形成較為完整的生態體系，并逐 漸切入到重點行業領域。在電信行業，傳統的運營商網絡大多是以 專用形態來呈現的，如軟硬一體的通信網元和轉發控制一體的通信

2、設備， 這種緊耦合的形式必然導致網絡系統的業務豎井和功能綁定， 因此業界需要一種通用的硬件架構，配合靈活的軟件方式來解決這 些問題。在此背景下，電信云應運而生。 本白皮書首先梳理了國內外電信云的發展狀況，給出了電信云 的概念和特性。然后歸納了電信云的主要應用場景和關鍵技術，并 結合當前現狀總結出電信云的發展趨勢。最后介紹了典型的電信云 應用案例及主流廠商的電信云產品體系。 參與編寫單位參與編寫單位 中國信息通信研究院、 華為技術有限公司、 中國電信股 份有限公司北京研究院、 中國電信股份有限公司云計算分公 司、中國移動蘇州研發中心、烽火通信科技股份有限公司、 中興通訊股份有限公司、上海云軸信息

3、科技有限公司、 中國 通信服務股份有限公司 主要撰稿人主要撰稿人 李哲、馬飛、陳凱、蘇越、冀煜康、金鵬程、王峰、呂 航、楊洋、王彥丹、王光杰、鄒素雯、劉麗萍、李響、孫闖、 黃江、劉佳、郭曉凡、方昭江、張磊、袁剛、周紹梁、何曉 珊、張洪、王燕、周峰、陳春秀、胡志凌、曹偉森、李雨、 許鵬，韓鳳倫 目目 錄錄 1. 概述 . 1 1.1 背景介紹背景介紹 . 1 1.2 電信云概念電信云概念 . 2 1.3 電信云特征電信云特征 . 4 1.4 電信云發展歷程電信云發展歷程 . 7 1.5 運營商電信云進展運營商電信云進展 . 7 2. 電信云主要應用場景 . 9 2.1 核心網核心網 . 9 2.

4、2 邊緣節點邊緣節點 . 11 2.3 業務運營支撐系統業務運營支撐系統 . 13 3. 電信云關鍵技術 . 14 3.1 電信云基礎架構電信云基礎架構 . 14 3.2 網絡功能虛擬化網絡功能虛擬化 . 17 3.3 軟件定義網絡軟件定義網絡 . 19 3.4 NFV 與與 SDN 的聯動的聯動 . 21 4. 電信云典型案例 . 25 4.1 中國移動云資源池三層解耦案例中國移動云資源池三層解耦案例 . 25 4.2 中國電信中國電信 PaaS 云平臺承載云平臺承載 IT 系統案例系統案例 . 27 4.3 華為華為 CloudIMS 在中國某運營商大區集中制部署云化在中國某運營商大區集中

5、制部署云化 VoLTE 大網案例大網案例 . 28 4.4 華為華為 CloudEPC 浙江移動建設高效可靠云化核心網案例浙江移動建設高效可靠云化核心網案例31 4.5 中興奧地利中興奧地利 H3A 核心網云化案例核心網云化案例 . 33 4.6 烽火下一代網絡智慧工場案例烽火下一代網絡智慧工場案例 . 34 4.7 中通服浙江電信網絡運營支撐平臺云化案例中通服浙江電信網絡運營支撐平臺云化案例 . 36 5. 電信云發展趨勢 . 37 5.1 CT 云與云與 IT 云將融合發展云將融合發展 . 37 5.2 邊緣電信云建設成為關鍵邊緣電信云建設成為關鍵 . 38 5.3 AI 使能電信云實現網

6、絡自治使能電信云實現網絡自治 . 40 附錄：主流廠商電信云解決方案 . 42 1、 華為電信云解決方案華為電信云解決方案 . 42 2、 烽火通信電信云烽火通信電信云解決方案解決方案 . 45 3、 中興通訊電信云解決方案中興通訊電信云解決方案 . 47 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 1 1. 概述 1.1 背景介紹背景介紹 當前，不斷涌現的新型 IT 技術正逐漸滲入到電信行業。傳統的 電信設備都是以專用的硬件形態呈現的，在專有平臺架構下，各硬件 設備彼此獨立。 云計算、 虛擬化等技術打破了傳統電信業的思維方式， 引入了網絡功能虛擬化和軟件定義網絡的思想， 將電信網絡和業務

7、部 署在云的架構上， 基于云的彈性服務環境相比傳統的專屬硬件環境具 有靈活敏捷等優勢。同時，伴隨著下一代網絡時代的到來和邊緣業務 的興起，當前運營商網絡難以滿足快速發展的網絡業務需求，不能很 好地兼容新業務，電信運營商亟需做出轉型改變，擁抱新的 IT 技術。 在此背景下， 建設電信云服務環境來重構電信網絡以及電信業成為了 運營商戰略轉型的重要一步。 借助以軟件定義和彈性伸縮計算模式等為代表的電信云解決方 案，將對電信領域的網元實現、業務實現、業務運營等各個方面帶來 巨大變化，為新的網絡架構帶來敏捷、靈活的體驗。電信云對電信行 業的重構將基于以下四個方面來實現： (1) 架構重構：建立以 DC

8、為中心的云化架構，支持新業務快速上 線與調整； (2) 網絡重構：通過 SDN/NFV 實現靈活智能的網絡，自動感知業 務需求，包括自動感知 VM 上線，VNF 上線，以及 VNF 業務 變化（如動態增加業務地址、VM 遷移、VM 消除）自動調整 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 2 網絡連接，實現網隨云動； (3) 業務重構：基于統一的云平臺，重構不同的電信業務，實現按 需業務部署與調整，降低新業務上線周期； (4) 運營重構：通過“全在線”、按需自動化、智能化、互聯網化的 運營模式，將業務運營模式從管理型轉變為服務型，提升業務 體驗。 一個敏捷靈活的電信云平臺是實現以上四大重

9、構的基礎。 統一融 合的電信云平臺可以同時承載運營商的 CT 和 IT 業務，滿足移動接 入、企業連接、固定接入、承載網、核心網和運營商應用系統等多種 業務場景需求。 1.2 電信云概念電信云概念 電信云基于虛擬化、云計算等技術可以實現電信業務云化，基于 NFV、SDN 關鍵技術實現網絡功能自動配置和靈活調度，基于管理 與編排實現業務、資源和網絡的協同管理和調度。電信云是一個總的 概念， 例如， Gartner 認為， 運營商運營的云、 網元的云化和 OSS/BSS 等系統云化都是電信云。 本白皮書認為電信云包括電信網元的云化和 運營商應用系統的云化。 根據服務的對象不同， 將電信云分為面向C

10、T的云和面向IT的云。 CT 云側重于網絡的云化，意在建設云化的新型電信網絡服務環境。 IT 云是針對運營商內部的應用系統的云化， 如計費與結算系統、 營業 與賬務系統、客戶服務系統和決策支持系統等的云化。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 3 圖 1 電信云架構圖 CT 云將通信網元建設在云的架構上，由于電信業務的特點，使 得 CT 云在功能和性能方面明顯區別于 IT 云。功能上，CT 云除了有 云資源管理，還有虛擬化網元生命周期管理和電信業務編排和管理， 通信行業屬性顯著。性能上，由于通信網絡強轉發大路由的特點和 99.999%的高可靠性要求，CT 云須在轉發平面、操作系統、

11、虛擬化 層等方面進行電信級技術增強。 隨著人工智能、 大數據等技術的發展， 未來電信云中的 IT 云和 CT 云在數據層面進行打通成為趨勢，IT 云 針對 CT 云存儲的海量數據資源進行分析，得出用戶的日常行為習慣 反作用于建設 CT 云。 電信業務中 CT 和 IT 服務有很大的差異， 建設電信云需要同時考 慮兩者各自的特點，從目前來看，建設電信云時需要考慮以下幾點： IT/CT 業務對資源池的性能、可靠性、安全性的要求不一樣。 可采用不同的硬件獨立分開建設。CT 業務要求比 IT 要高很多：毫秒 級時延和中斷，高吞吐量，物理隔離的安全需求。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019）

12、4 CT 業務的機房分布相對分散，IT 業務的機房分布相對集中， 并且實際情況 IT/CT 業務多數情況分布在不同的機房。 CT 業務種類、數量變化比較慢，IT 業務種類、數量變化快， 新業務上線多，對資源池的動態變化需求以及升級需求多。 IT/CT 業務往往歸屬于相應不同的 IT/CT 部門，部門的資源分 開建設和管理。 1.3 電信云特征電信云特征 由于 CT 云和 IT 云承載的業務類型不同，在建立云資源池之前， 需要了解 CT 云和 IT 云的業務特征的差異性，根據業務特征來構建 對應的資源池，使得資源池能夠滿足業務訴求，避免業務之間相互影 響。下面將對 CT 云和 IT 云的業務特征

13、進行說明，在業務處理、網 絡特征、自動化方式、負載分擔等方面進行對比，主要差異點如下： （1） IT 云典型特征 在 IT 云的應用環境中，VM 上主要部署 IT 應用系統，這些應用 主要完成業務的處理，并不具備網絡處理功能（比如用戶地址分配、 流量轉發、用戶 internet 網關等），其業務特征如下： 1) 承載業務類型：典型 IT 類應用，比如 BSS、OSS、Email 系統、 ERP 等企業信息系統。 2) VM 特征：VM 主要做業務處理，不承擔數據轉發任務（如， 路由/數據轉發等）； 3) VM 負載分擔：通過 SLB（服務器負載均衡器）將業務分擔到 云計算開源產業聯盟 電信云白

14、皮書 （2019） 5 不同 VM，實現某類應用的負載分擔及性能提升，應用對網絡 透明。 4) 業務發放方式：業務管理員登錄云管平臺 Portal，根據應用需 求逐步創建 VM、網絡及安全需求，業務由管理員逐條串行下 發，業務并發量較小。 5) DCN 路由構成：VM 不與網絡側使能路由協議，VM 對外不發 布路由，DCN 內路由只包含 VM 自身 IP 地址，沒有額外路由 （如動態產生用戶路由），DCN 內路由量由服務器數量決定。 6) 可靠性： 應用的類型的不同， 對系統的可靠性及 QOS 要求不同， 如，計費系統對可靠性及 QOS 要求高，Email/OA 等僅要求 IP 可達。 （2）

15、 CT 云典型特征 在 CT 云的環境中，VM 部署虛擬化的電信網元，比如 vEPC、 vIMS、vSBC、PCRF 等，這些網元雖然部署在 VM 上，但在功能上， 其本質和傳統 PNF 類似，都是提供電信網元功能，如移動用戶的接 入、認證、數據轉發等網絡功能，和 IT 類應用特征有本質區別，其 業務特征如下： 1) 承載業務類型： 虛擬化后的電信網元 （VNF） ， 比如 vEPC、 vIMS、 vMSE 等。 2) VM 特征：VM 除了做業務處理，也要承擔流量轉發任務，比 如 vEPC 網元，作為移動用戶的 internet 網關，轉發類網元對服 務器及網絡設備性能要求更高。 云計算開源

16、產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 6 3) VM 負載分擔： VNF 虛擬組件分布在若干 VM， 通過 DCN 網關 設備感知 VM 分布，采用路由算法方式將流量平均分配到所有 VM。 4) 業務發放方式： 業務管理員登錄 MANO 平臺， 一次性導入腳本 文件，可同時批量創建多個 VNF 及對應網絡連接，并發量大。 5) DCN 路由構成：VM 需和 DC 網關使能動態路由，并將 VNF 用戶路由發布給 DC 網關，DCN 內路由由用戶路由+VM 路由 構成，路由數由終端用戶數+VM 數量決定，路由量大，對網絡 設備的路由能力要求更高。 6) 可靠性：電信云部署核心網網元，是運營商核心業

17、務系統，可 靠性必須達到電信級。 7) 異構硬件：CloudOS 和 VNF 支持異構 CPU 和硬件的多種服務 器形態，根據業務形態提供最優性能。 綜上所述， CT 云和 IT 云在應用特征、 業務創建模式、 流量模型、 業務負載分擔方式、網絡路由能力、系統可靠性及 QoS 等方面都存 在較大差異。所以，為了屏蔽 CT 和 IT 業務差異性帶來的相互影響 （比如，由電信云產生的大流量、大路由對關鍵 IT 應用產生影響）， 在不能同時滿足 CT 和 IT 對建網要求的階段，建議 CT 和 IT 云分開 建設，通過獨立的網絡 Fabric 對 CT 和 IT 應用進行流量、故障域、 安全域、管理

18、域的隔離，保證 CT 和 IT 應用的穩定運行。本白皮書 圍繞面向 CT 的電信云進行重點闡述。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 7 1.4 電信云發展歷程電信云發展歷程 電信云的發展可以概括為三個階段，分別是業務虛擬化階段、獨 立電信云階段和分布式統一電信云階段。 業務虛擬化階段，這一階段主要是部分電信業務比如 IMS 的虛 擬化階段，將業務功能部署在 Openstack 虛擬機上，由于規模很小， 業務驅動，因此對網絡的自動化沒有要求，這個部署往往是一個機 架， 簡單兩臺交換機用 VLAN 來實現業務隔離。 獨立電信云階段 ，這一階段主要部署 vIMS、vEPC、vBRAS、

19、 vCPE 等網元。DCN 網絡規模較大，引入 SDN 和 VxLAN 來實現大 規模網絡的自動化。同時，引入 MANO 來實現自動化的網元和業務 部署。在這種方式下雖然也會部署幾個數據中心，但是各個數據中心 的電信云是互相獨立的，之間沒有 DCI 或者業務互相遷移的需求。 分布式電信云階段。一般電信運營商中心 DC 是幾個，而區域 DC 一般幾十個，而邊緣 DC 有幾千到上萬了，已有的多個 DC 分別 管理的解決方案在這種情況下就沒法管理了， 因此在這個階段運營商 希望中心 DC,區域 DC 和邊緣 DC，能夠統一管理，對業務和管理呈 現為一朵云，真正形成分布式統一電信云，這就要求把整個廣域

20、網納 入電信云管理平臺實現 DCI，對系統的整合能力提出了更好的要求。 1.5 運營商電信云進展運營商電信云進展 在國外，從 AT&T 發布的 Domain 2.0 計劃開始，DT、Oriange、 Telefonica 等大量的電信運營商邁向云化演進的道路。在國內，中國 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 8 移動的 NovoNet 2020、中國聯通 CUBE-Net 2.0、中國電信的 CTNet 2025 等一系列規劃和愿景，本質上都是傳統電信網絡的云化轉型， 旨在構建電信云服務環境來承載電信級業務。 中國電信在 2016 年發布 CTNet 2025 網絡重構戰略， 在該

21、戰略的 指導下，選取部分代表性網元作為切入點，基于統一云資源池和云管 平臺集約承載 IT 云、CT 云等多業務場景，開展了多方面的工作，主 要包括：深度研究 NFV 關鍵技術，制定 IDC 布局及 DC 化改造規劃 指引和白皮書，制定基于分層解耦架構、可落地可實施的 NFVI 及 MANO 系列企業規范， 開展分層解耦的 vIMS 實驗室測試驗證和外場 試點并打通 first call、完成 vBRAS 分層解耦測試及現網試點并完成 城域網規劃、完成 vEPC CU 分離測試和功能解耦測試等，研究制定 NFVI 集成交付方案，探索 NFVO、VIM 的自主研發，實現了中國電 信云管平臺的 VI

22、M 能力迭代提升，推動云、IT、業務平臺、CT 云的 跨專業集約承載。同時，中國電信積極開展企業 IT 系統的云化工作， 正在基于自主研發的分布式技術實現具有高并發、高性能等特點的 BSS 核心系統的云化承載。 中國移動于 2014 年啟動電信云建設，劃分現網試點和技術試驗 雙線條同步開展?，F網試點：聯合業界 14 家主流 CT 和 IT 公司，從 IMS 網元虛擬化切入，并行推進技術研究、實驗室測試和 6 省外場試 點三項工作。技術試驗：面向未來網絡搭建試驗網平臺，研究多業務 場景標準三層解耦技術要求， 培養自主集成和自主研發能力。 到 2018 年底，已完成電信云初期商用條件的研究與驗證，

23、于 2019 年在全國 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 9 8 大區域中心啟動 NFV 電信云商用系統建設。 中國聯通于2015年9月發布CUBE-Net架構， 早期合作參與ETSI VoLTE PoC， 近兩年重點推進網元虛擬化的應用落地， 聚焦企業客戶， 構建基于 NFV/SDN 的產業互聯網基礎設施，發布面向企業的隨選網 絡產品；成立中國 CORD 產業聯盟促進運營商網絡機房的數據中心 化重構， 推進電信云基礎設施和邊緣云建設； 以 vBRAS、 vCPE、 vIMS 為切入點，開展網絡云化的試點和試商用工作。 2. 電信云主要應用場景 2.1 核心網核心網 當前電信云主

24、要應用于核心網業務， 下一代網絡業務在數量和靈 活性上要求都遠遠高于當前網絡，所以，電信云的建設無論是承載當 前網絡還是下一代網絡業務， 都建議按照下一代網絡核心網業務的要 求建設，以滿足未來核心網業務的平滑遷移，避免二次建設，浪費投 資成本。 下一代核心網系統架構采用原生云化的設計思路， 服務化的架構 將網元功能拆分為細粒度的網絡服務， “無縫”對接電信云平臺輕量 級部署單元，為差異化的業務場景提供敏捷的系統架構支持。電信云 DC 將最終承載運營商下一代核心網的業務/支撐/網絡系統，成為運 營商 ICT 基礎設施的新核心。 電信云將核心網網元功能如超大規模路由轉發、移動性管理、會 話管理等從

25、硬件設備中解耦出來， 由安裝在標準化的虛擬機上的軟件 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 10 實現。云操作系統（Cloud OS）作為 NFVI 層的操作系統，協調應 用和底層硬件，支持基于 MANO 的全自動部署，支持自動化彈性伸 縮。 圖 2 電信云部署在核心網 同時，電信云通過網絡產品架構重構，支持轉發設備程序與數據 分離、將業務數據狀態存儲在分布式數據庫中，業務處理無狀態化等 最大化發揮核心網的價值，降低設備購買和維護成本，同時也可以提 升業務部署和業務創新速度。 下一代核心網對電信云的關鍵需求包括： 開放：云平臺需要實現解耦部署和全網資源共享，探索標準化 和開源相結合的

26、新型開放模式，消減網絡和平臺服務單廠家鎖定風 險。 可靠：核心網對電信云在可靠性方面提出了更高要求，電 信云由服務器、存儲、網絡、SDN 控制器、云操作系統和業務編排 器等多部件構成，涉障節點多，潛在故障率更高，電信級“5 個 9” 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 11 的可靠性需要針對性的優化方案。 高效：在核心網建設中，電信云的效能需求包括業務性能 和運維彈性兩個方面。 業務性能體現在云平臺需要滿足核心網服務化 接口信令處理、邊緣并發計算和大流量轉發的要求；運維彈性主要包 括云平臺業務快速編排，靈活跨 DC 組網和資源動態擴縮容的能力。 2.2 邊緣節點邊緣節點 移動業務發

27、展到下一代網絡， 業務模式新的發展趨勢為： 低時延、 高帶寬和本地化，由于電信各種業務的特點和覆蓋范圍不一，統一的 數據中心無法滿足需求，因此需要將大量的業務部署在邊緣電信云 中。邊緣數據中心主要面向本地業務的接入及本地化數據處理等，由 于貼近用戶，一般部署對時延要求極高的業務和邊緣計算類業務，用 于提供高質量的網絡，提升用戶體驗。 圖 3 電信云部署在邊緣 DC 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 12 邊緣電信云將計算能力下沉到移動邊緣節點，網絡業務、服務及 應用可以更快地分發和下載，從而有效緩解移動核心網的壓力，改善 電信服務環境，讓用戶享有更高質量網絡體驗。邊緣電信云場景大

28、致 可包括以下幾個方面的業務： 移動語音業務 媒體面網關（MGW）作為語音交換的承載網元，主要功能是用 于完成媒體資源處理、媒體轉換、承載控制功能，以支持各種不同呼 叫相關業務的網絡實體。語音業務有較高的時延要求，因此將 MGW 就近部署成為必然選擇。在虛擬化環境中，可以將 vMGW 部署在邊 緣數據中心，用于擴容或者替換現有的物理 MGW，在提升用戶體驗 的同時也完成了 MGW 的虛擬化。 移動數據業務 數據業務一般都是在核心網側（區域數據中心）處理，同時接入 Internet。針對熱點地區或者非中心區域（例如縣級市），由于流量的 增大和距離的拉遠，移動數據業務的延時和響應會受到較大影響，不

29、 利于用戶體驗。此時將媒體面處理網元（GW-U）下移到邊緣數據中 心，可以提高移動數據業務的響應速度，提升客戶的用戶體驗。 固定網絡業務 BRAS 設備作為用戶固網互聯網業務的入口，其重要性不言而 喻。在 SDN/NFV 網絡中，通過 SDN&NFV 技術可以實現 vBRAS 設 備控制轉發分離、軟硬件解耦視頻相關業務，在 vBRAS 架構中 vBRAS-C 控制面負責用戶的管理和控制，控制覆蓋面較大，一般部 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 13 署于區域數據中心或者中心數據中心，而 vBRAS-U 轉發面負責用戶 數據報文的轉發，可以下沉到邊緣數據中心，用于提升寬帶用戶的體

30、驗，提升上網以及視頻響應速度。 CDN 業務 隨著移動視頻業務以及 4K 視頻等大帶寬業務的推廣，對于視頻 內容服務的要求越來越高， 對 CDN 的轉發能力以及網絡帶寬的要求 與日俱增，將 CDN 下沉部署于邊緣數據中心，使得用戶的大部分視 頻要求通過本地 CDN 即可滿足，極大提升用戶的體驗，減輕了網絡 負荷。 2.3 業務運營支撐系統業務運營支撐系統 目前我國電信運營商的業務運營支撐系統已形成以省為中心集 中部署的形態，包括網管支撐系統、業務支撐系統、業務運營系統以 及管理支撐系統。系統服務器多采用小型機和 PC 服務器，存儲設備 采用大量 SAN 存儲設備，系統運行數據庫包括 Oracl

31、e、DB2、SQL Server 等數據庫平臺。在大部分省級電信運營商中，IT 基礎資源在各 系統內獨立部署，獨占資源，并沒有實現企業內 IT 基礎資源的有效 共享。 隨著云計算相關技術的積累和發展， 國內外各電信運營商都意識 到 IT 基礎資源整合的必要性，開始著手利用云計算技術實現內部的 應用系統的整合改造，積極推進電信云建設。面向新網絡新業務，建 設一套云化網絡運營支撐系統，以系統集中化、網絡管理自動化為原 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 14 則，以面向新網絡運維分析入手，建立面向 IT 的電信云服務于電信 業務運營支撐系統。電信云可構建統一的 IT 基礎設施，實現 I

32、T 基礎 資源的統一運營、管理，快速適應不同應用和網絡切片的需求，實現 “彈性”資源分配能力。 在實現云化改造后， 電信運營商的應用系統的架構及部署模式將 發生本質變化， BSS/OSS 業務應用需求以虛擬化方式部署在通用化云 平臺上共享 IT 資源，包括門戶展示、資源管理、告警管理、性能管 理、面向切片的端到端管理和運維管理等都將基于電信云提供服務。 同時，系統通過采集各設備廠家的 NFVO+VNF 網元的資源和性能數 據，分析關聯關系，對接各廠家操作維護中心提供數據訂閱服務。 3. 電信云關鍵技術 3.1 電信云基礎架構電信云基礎架構 3.1.1 面向面向 CTCT 的電信云的電信云 面向

33、 CT 的電信云承載運營商面向外部客戶服務的電信網絡的 云。在 ETSI-NFV 標準架構中，面向 CT 的電信云架構如下圖所示， 由 NFVI、VNFM、NFVO 以及 VIM 等組成，其中 VNFM、NFVO 和 VIM 構成 MANO，實現 NFV 架構的統一管理和編排。NFVI 包括硬 件設施及其虛擬化，VNFM 使用軟件實現虛擬化網絡業務功能管理。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 15 圖 4 電信云 NFV 基礎架構 對于運營商而言，建設電信云可以分為三步：打造云基礎設 施、網絡功能 NFV 化和云化組網?；A設施包括虛擬的計算、存 儲和網絡資源，也包含一些物理硬件

34、，如專用的硬件加速設備 NP 和 FPGA 等?；A設施層管理系統，負責對物理硬件、虛擬化資 源進行統一的管理、監控、優化?；?NFV 技術的網絡功能虛擬 化，將網絡功能拆分為虛擬化的網絡服務部署在云平臺上，VNF 和 CloudOS 需要支持異構 CPU 和硬件的多種服務器形態，根據 業務形態提供最優性能。與此同時，為全面獲得云架構技術所帶 來的業務敏捷性優勢，電信云中網絡需要具備靈活性和移動性。 通過 SDN 云化組網，可以按需、快速地提供安全、隔離的虛擬網 絡服務，從而能很好地滿足云架構對網絡的開始開通和靈活調整 的需求。在電信云中引入 SDN 并使其與 NFV 協同和融合成為電 信運

35、營商的重要共識。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 16 3.1.2 面向面向 ITIT 的電信云的電信云 面向 IT 的電信云是針對運營商內部的應用系統的云化。面向新 網絡、 新業務， 需要建設一套云化網絡運營支撐系統， 以系統集中化、 網絡管理自動化為原則，滿足云化架構網絡的管理要求，支撐業務快 速發展。 面向 IT 的電信云基礎架構可以分為云運營應用層、云資源管理 層和基礎設施層。應用層可以包括 BSS 域的營業、計費、客服、渠 道、經營分析等應用，OSS 域的監控、告警、性能、資源、操作維護 等應用，MSS 域的 OA 門戶、郵箱、公文、公務、ERP 等應用，三 域可以集

36、中部署，也可以根據應用情況選擇不同的云平臺部署。云資 源管理層包括云操作系統和云化能力接口，為上層應用提供能力接 口、備份軟件接口、集中故障系統接口、監控接口等信息?；A設施 層包括虛擬的計算、存儲和網絡資源，為電信應用和業務提供實際的 計算、存儲、網絡能力。 圖 5 面向 IT 的電信云基礎架構 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 17 3.2 網絡功能虛擬化網絡功能虛擬化 為解決電信網絡硬件繁多、 部署運維復雜、 業務創新困難等問題， 業界提出 NFV 訴求，并在 ETSI 聯合成立 NFV-ISG 組織，致力于推 動 “網絡功能虛擬化” 。 NFV 網絡功能虛擬化， 全稱 N

37、etwork Function Virtualization，是通過使用基于行業標準的服務器、存儲和交換設備， 利用軟件和自動化技術替代專用網元設備去定義、 創建和管理電信網 絡及業務的新方式。目前，NFV 已經成為運營商建設電信云的關鍵 技術， 在全球已有超過 400 項 NFV 部署計劃和 100 多個 NFV 商用局 點，覆蓋 EPC、IMS、物聯網等多種網絡場景。 電信云中引入 NFV 關鍵技術，旨在： (1) 將傳統電信設備的軟件與硬件解耦、使得電信網絡功能可以 基于通用計算、存儲、網絡設備而實現，降低設備購買成本和維護成 本。 (2) 由于計算存儲資源的通用化，管理和維護效率具備提

38、升的基 礎。 (3) 軟件化后，業務的部署速度和部署靈活性將可提高。 (4) 在虛擬化技術的支撐下，網絡資源的智能調度得以更加容易 實現，利用彈性伸縮能力實現自動擴縮容和節能減排。 (5) 解耦分層后，軟硬件各層均有不同領域的專業廠商和或開源 組織參與，逐步構建開放生態，為業務創新提升、新業務加快上市提 供基礎。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 18 圖 6 NFV 邏輯模型圖 上圖是電信云中網路功能虛擬化的邏輯模型示意，VNF 是一個 運行核心網特定業務的虛擬化網元， 如會話邊界控制網元 SBC。 接口 處理單元 IPU、業務處理單元 OMU、會話數據單元 SPU、操作維護

39、單元 SDU 等是 VNF 網元中完成具體業務功能的單元： 操作維護單元 OMU：是 VNF 的操作維護中心，它承擔了傳 統核心網設備中的主控板的角色， 提供南向接口、 配置、 告警、 話統、 日志、接入認證等基礎功能。 接口處理單元 IPU：承擔了傳統核心網設備中的接口板的角 色，提供外部 IP 網絡連接能力、虛擬網絡交換能力以及業務處理單 元的虛機負載均衡能力。 業務處理單元 SPU：承擔了傳統核心網設備中的業務板的 角色，提供 3GPP 和非 3GPP 協議定義的業務功能。 會話數據單元 SDU：承擔了傳統核心網設備中的數據庫角 色，提供分布式上下文數據存取功能；SPU 負責計算處理，S

40、DU 負 責完成所有狀態數據的存儲， 為云化場景下實現高可靠性提供了基礎 保障。 云計算開源產業聯盟 電信云白皮書 （2019） 19 經過近年 NFV 的概念驗證、試驗網、現網試點以及試商用等一 系列準備工作，NFV 技術已日趨成熟，進入快速發展期，標準組織、 開源組織、運營商、設備商等傾力合作，正推動 NFV 產業鏈向前大 力發展。 但目前大多數部署方案采用的是基于同廠家垂直建設再整合 的模式，與 NFV 云化階段所要求的統一云平臺解耦部署、全網資源 共享、敏捷的業務編排等能力要求仍存在差距。 3.3 軟件定義網絡軟件定義網絡 2006 年，SDN 誕生于美國 GENI 項目資助的斯坦福大學 Clean Slate 課題。斯坦福大學 Nick McKeown 教授為首的研究團隊提出了 Openflow 的概念，并基于 Openflow 技術實現網絡的可編程能力， 使得網絡變得像軟件一樣可以靈活編程和修改，SDN 概念應運而生。 SDN，Software Defined Network，即軟件定義網絡，它是對傳統網絡 架構的一次重構， 從原來的分布式控制的網絡架構重構為集中式控制 的網絡架構。 引入 SDN 關鍵技術可以助力