5G网络架构中的NFV技术解析

### 5G网络架构中的NFV技术解析 #### 1. NFV架构基础 NFV架构对于实现相关业务效益至关重要。NFVI（网络功能虚拟化基础设施）为VNF（虚拟网络功能）提供了部署所需的实际物理资源和相应软件。它在硬件之上创建虚拟化层，对硬件资源进行抽象，使得这些资源能够被逻辑分区并分配给VNF以执行其功能。同时，NFVI对于构建不受传统网络架构地理限制的更复杂网络也起着关键作用。 从架构角度看，网络服务可视为由支持网络基础设施互连的网络功能（NF）的转发图。这些NF可以在单个运营商网络中实现，也可以在不同运营商网络之间交互。网络服务的行为是其组成功能块行为的组合，这些功能块可包括单个NF、NF集合、NF转发图和/或基础设施网络。网络服务的端点和NF表示为节点，对应于设备、应用程序和/或物理服务器应用程序。NF转发图中的NF节点可以通过逻辑链路连接，这些链路可以是单向、双向、多播和/或广播的。 #### 2. NFV架构的功能方面 NFV架构框架确定了功能块以及这些块之间的主要参考点。部分功能块已存在于当前部署中，而其他一些可能是支持虚拟化过程和后续操作所必需的新增部分。以下是主要的功能块： - **VNF**：传统非虚拟化网络中网络功能的虚拟化。 - **元素管理（EM）**：对一个或多个VNF执行典型的管理功能。NFV元素是在NFV安装中管理的离散硬件和软件要求，用于在基于通用硬件上提供新的通信服务和应用服务。NFV服务部署在商用现货硬件平台上，通常运行在基于x86或ARM的计算平台和标准交换硬件上。早期的NFV模型ETSI MANO是一个常见的参考架构，其中包括描述如何在通用硬件平台上管理单个VNF的EMS。 - **NFVI**：代表创建VNF部署、管理和执行环境的整个硬件和软件组件。NFVI可以跨越多个位置，连接这些位置的网络被视为NFVI的一部分。 - **虚拟化层**：抽象硬件资源，将VNF软件与底层硬件解耦，确保VNF具有独立于硬件的生命周期。它负责抽象和逻辑分区物理资源，使实现VNF的软件能够使用底层虚拟化基础设施，并为VNF提供虚拟化资源。通常，这种功能以管理程序和虚拟机（VM）的形式为计算和存储资源提供。一个VNF可以部署在一个或多个VM中。 - **VIM（虚拟基础设施管理器）**：包含用于控制和管理VNF与计算、存储和网络资源交互及其虚拟化的功能。 - **NFVO（网络功能虚拟化编排器）**：负责NFVI和软件资源的编排和管理，并在NFVI上实现网络服务。 - **VNF管理器**：负责VNF的生命周期管理，如实例化、更新、查询、扩展和终止。可以为每个VNF或多个VNF部署多个VNF管理器。 - **服务、VNF和基础设施描述**：提供有关VNF部署模板、VNF转发图、服务相关信息和NFVI信息模型的数据集。这些模板/描述符在NFV - MANO内部使用，NFV - MANO功能块处理其中包含的信息，并可能将这些信息的子集暴露给适用的功能块。 - **运营和业务支持系统（OSS/BSS）** ETSI定义的NFV - MANO架构包括三个主要功能块：VIM、VNF管理器和NFVO。VIM是NFV - MANO架构框架的关键组件，负责控制和管理NFVI的计算、存储和网络资源，通常在单个运营商的基础设施域内。VIM的操作包括： 1. 维护虚拟资源到物理资源分配的清单，以便编排NFVI资源的分配、升级、释放和检索，并优化其使用。 2. 通过组织虚拟链路、网络、子网和端口来支持VNF转发图的管理。 3. 管理安全组策略