网络功能虚拟化----概念、益处、推动者、挑战及行动呼吁目标本文是由网络运营商撰写的无版权白皮书。

本文的主要目标是概要的描述网络功能虚拟化（不同于云和软件定义网络SDN）的益处，推动者及面临的挑战，以及为什么要鼓励国际间的合作，来加速推动基于高市场占有率的行业标准服务器通信解决方案的开发和部署。

推动组织和作者AT&T: Margaret Chiosi.BT: Don Clarke, Peter Willis, Andy Reid.CenturyLink: James Feger, Michael Bugenhagen, Waqar Khan, Michael Fargano.China Mobile: Dr. Chunfeng Cui, Dr. Hui Deng.Colt: Javier Benitez.Deutsche Telekom: Uwe Michel, Herbert Damker.KDDI: Kenichi Ogaki, Tetsuro Matsuzaki.NTT: Masaki Fukui, Katsuhiro Shimano.Orange: Dominique Delisle, Quentin Loudier, Christos Kolias.Telecom Italia: Ivano Guardini, Elena Demaria, Roberto Minerva, Antonio Manzalini.Telefonica: Diego López, Francisco Javier Ramón Salguero.Telstra: Frank Ruhl.Verizon: Prodip Sen.发布日期2012年10月22至24日，发布于软件定义网络（SDN）和OpenFlow世界大会, Darmstadt-德国。

目录报告综述 (3)简介 (5)定义 (5)与软件定义网络(SDN)的关系 (6)应用实例和用户案例 (6)网络功能虚拟化带来的收益 (8)电信业版图的改变 (10)网络功能虚拟化的推动者 (10)云计算 (10)行业标准服务器 (11)网络功能虚拟化的挑战 (11)建议/行动呼吁 (13)联系信息 (15)参考文档 (16)专业术语 (16)后记 (16)报告综述网络运营商的网络通常采用的是大量的专用硬件设备，同时这些设备的类型还在不断增加。

为提供不断新增的的网络服务，运营商还必须增加新的专有硬件设备，并且为这些设备提供必需的存放空间以及电力供应; 但随着能源成本的增加，资本投入的增长，专有硬件设备的集成和操作的复杂性增大，以及专业设计能力的缺乏，使得这种业务建设模式变得越来越困难。

另外，专有的硬件设备存在生命周期限制，需要不断的经历规划-设计开发-整合-部署的过程，而这个漫长的过程并不为整个业务带来收益。

更严重的是，随着技术和服务创新的需求，硬件设备的可使用生命周期变得越来越短，这影响了新的电信网络业务的运营收益，也限制了在一个越来越依靠网络连通世界的新业务格局下的技术创新。

网络功能虚拟化的目标用以面对和解决上述这些问题，在手段上可以利用IT虚拟化技术，将现有的网络设备功能整合进标准的行业IT标准服务器，交换机，存储等这些位于数据中心的设备，以及网络节点和最终用户处。

我们相信网络功能虚拟化能够用于固网传输及无线传输的任何数据层的包处理层以及控制层上。

我们想要强调的是，网络功能虚拟化是软件定义网络(SDN)很强的补充。

这个两者之间是互利的，但又非相互依赖。

网络功能可以在没有SDN的配合下实现虚拟化和部署，SDN也同样如此，可以独立实现。

网络功能的虚拟化能够带来包括但不限于如下的诸多好处：●通过整合设备和利用IT工业的规模经济效应来降低设备成本，及能源消耗。

●缩短传统运营商的创新周期，加快业务推向市场的速度。

基于软件的开发部署模式使得功能演进的开发模式变成可能，基于硬件模式的那种需考虑硬件投资经济性的限制也不再适用。

网络功能虚拟化能够使得网络运营商显著的减少业务的成熟运行周期，加速业务上线速度，提高创新能力。

●容许不同的应用程序、用户、租户使用统一平台登录不同版本或不同租户的网络设备，这种能力能够使网络运营商在不同的服务和不同的客户侧共享资源。

●基于地理位置或者客户群的针对性服务成为可能，能够根据具体需求来快速的扩展或者降低服务能力。

●形成一个广泛，多样的产业链，并鼓励开放性。

它可以开放虚拟一体设备市场给单纯的软件商，自由开发者或者研究人员，鼓励这些开发者带来更多的创新，在很低的风险下带来新的服务以及新的收入。

为使上述益处得以实现，目前有很多技术上的障碍需要面对和解决：●要使虚拟网络设备具备高性能，并且具备在在不同的硬件供应商及不同虚拟层之间的移植迁移能力。

●实现与原有网管平台定制硬件设备的共存，同时能够有一个有效的升级至全虚拟化网络平台的办法，并能够使网络运营商的OSS/BSS业务系统在虚拟化平台继续使用。

OSS/BSS的开发将迁移到一种与网络功能虚拟化配合的在线开发模式，而且这是SDN可以发挥作用的地方。

●管理和组织大量的虚拟化网络设备（并要同时兼顾现有的管理系统），要确保整体的安全性，避免被攻击或者错误的配置等等。

●只有所有的功能能够实现自动化，网络功能虚拟化才能做到可扩展。

●确保具有合适的软硬件故障恢复级别。

●能够有能力从各类不同的供应商中选择服务器，虚拟层，虚拟设备，并将其整合，且不会带来过多的整合成本，也不至于被绑定于单一供应商。

本文的作者相信（并且有例证显示），用以解决上述技术障碍的方案是可行的，或者说可以有办法解决，并建议要将IT和网络行业的经验以及资源整合，共同努力达成一个广泛的共识，确认一个标准的以及可以解决技术障碍的通用架构，整个架构必须具备可互通性及有着足够的经济规模。

为加快进度，在ETSI(欧洲电信标准化协会European Telecommunications Standards Institute)的支持下，成立了一个新的拥有开放成员的以网络运营商主导的行业规范组织(ISG)，他们将去解决本文所概略提到的网络功能虚拟化方向的技术障碍。

ETSI ISG（行业规范组织）的正式的流程已经启动，期望能够在2012年11月中旬完成。

为了明确网络功能虚拟化未来的发展方向，我们期望获得业界基于本白皮书的广泛意见及反馈。

结束- 报告综述简介网络运营商的网络通常采用的是大量的专用硬件设备，同时这些设备的类型还在不断增加。

为提供经常需要新增的网络服务，运营商还必须重新增加新的专有硬件设备，并且为这些设备提供必要的存放空间以及电力供应; 但随着能源成本的增加，资本投入的增长，专有硬件设备的集成和操作的复杂性增大，以及专业设计能力的缺乏，使得这种业务建设模式变得越来越困难。

另外，专有的硬件设备存在生命周期限制，需要不断的经历规划-设计开发-整合-部署的过程，这个长期过程并不为整个业务带来收益。

更严重的是，随着技术和服务创新的需求，硬件设备的生命周期变得越来越短，这阻碍了新的电信网络业务的运营收益，也限制了在一个越来越依靠网络连通世界的新业务格局下的技术创新。

定义网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization NFV）的目标是改变当前的网络运营架构模式，利用IT虚拟化技术，将现有的各类网络设备功能整合进标准的工业IT设备，如高密度服务器，交换机，存储（以上可以放于数据中心），网络节点，以及最终用户处，如图一所示。

这将使传统网络传输功能可以运行在不同的IT工业标准服务器硬件上，并且可以使之可迁移，实例化，按需分布在不同位置，而无需做新设备的安装。

图一网络功能虚拟化的愿景与软件定义网络(SDN)的关系如图二所示，网络功能虚拟化与软件定义网络是高度互补，但并不完全相互依赖。

网络功能虚拟化可以无需SDN独立实施，不过，这两个概念及方案是可以配合使用，并能获得潜在的叠加增值效应。

图二NFV和SDN之间的关系网络功能虚拟化的目标可以仅依赖于当前数据中心的技术来实现，而无需应用SDN的概念机制。

但是通过SDN模式实现的设备控制面与数据面的分离，能够提高网络虚拟化的实现性能，易于兼容现有存在的系统，并有利于操作和维护工作。

网络功能虚拟化可以通过提供容许SDN软件运行的基础设施来支持SDN，而且，网络功能虚拟化与SDN一样有这个共同的实现方式：使用通用的商用服务器和交换机。

我们将会和一些SDN组织共同努力合作，如开放网络基金会组织（Open Networking Foundation ONF），他们的很多工作内容也再我们的考虑范围之内。

应用实例和用户案例网络功能虚拟化可应用于移动或者固网传输的任何数据层的包传输，以及控制层。

如下列出了一些可能的用例（非特定排序）：交换层部分：BNG,CG-NAT,routers.●移动网络部分：HLR/HSS,MME,SGSN,GGSN/PDN-GW,RNC, Node B, eNode B.●用户侧功能模块，如家用路由器以及如机顶盒类的家庭虚拟化环境。

●通道网关部分：IPSec/SSL VPN gateways.●流量分析：DPI, QoE measurement.●服务保障，SLA监控，测试，调试。

●NGN: SBCs, IMS●融合及全网功能：AAA 服务器，策略及变更控制平台。

●应用层优化：CDNs, Cache Servers, Load Balancers, Application Accelerators.●安全功能：Firewalls, virus canners, IDS/IPS, spam protection.对于分辨那些虚拟化后能产生最大效益的网络功能，还需要做进一步的研究。

如下是作者列出的一些应用案例（非特定排序）：●基于软件的DPI技术，提供增强的流量分析功能，以及多维度的报告，并展现使当前可用设备用于实际在线业务下的可能性。

基于软件的DPI方案可以轻易普及部署在网络中，提供更好的分析能力，具有简化的部署，升级，测试机制，可横向扩展来应对负载的变化.●IP接入节点的实现及支持，包括但不限于：建立基于标准服务器的CG-NAT和BRAS（宽带接入服务）能力，使硬件重利用成为可能，满足对硬件能力提升的要求。

●使服务和接入能力虚拟化，当前的服务是通过放在最终用户现场的各类专有设备来完成的（家庭环境，小型办公室，以及大型企业都是如此），这些设备包括但不限于：防火墙，web安全，IPS/IDS, 广域网加速及优化设备，路由器。

家庭环境的虚拟化应用包括路由器，交换机，以及机顶盒设备等，并可简单无缝的迁移到IPV6上去，这些设备的虚拟化，减少了能源消耗并且避免了因宽带业务以及服务的升级而带来持续的硬件升级。