浅析核心网云化部署策略

刘慧洋　陈挺

摘 要：随着云计算技术的成熟应用，以及SDN在运营商大型数据中心的应用，电信运营商的各专业网络和系统平台，也逐步开始部署云化试点及开始商用。对核心网各专业域进行云化部署时，也面临着不同的实施策略。

关键词：云计算；NFV；核心网；云化

引言

在人们对高速率、大带宽的数据业务的催生下，云计算已经大行其道，LTE技术也已广泛、成熟地应用起来，而传统的语音实现也已经转向VoLTE/VoIMS。也增强了IMS域同CS/PS域间的交互。同时，SDN（Software Defined Network，软件定义网络）在数据中心的商用，也促进了核心网各专业域云化的进程，而云化的部署也将带来与以往不同的建设、管理、运维模式，文章将重点对核心网云化的部署的整个进程进行分析。

1 NFV技术概述

NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）技术是指通过使用虚拟化技术把如x86架构等通用性硬件虚拟化后，在虚拟资源池上部署诸多功能软件来实现处理多种业务。通过通用性硬件资源的虚拟化，实现软硬件的解耦，可以提高硬件资源的利用效率，降低网络资源的成本。同时，软件功能的抽象化处理，使网络设备软件功能不再依赖专用硬件，可以实现网络资源的充分有效共享，使得新业务具备快速开发和部署的条件，并能根据实际业务需求实现自动部署、弹性扩缩容、故障隔离等。而NFV的最终目标也是通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备，来取代通信网的那些私有专用的网元设备。

电信网络云化提供了硬件基础设施和上层应用的解耦，比较于目前垂直式的应用部署，底层网络资源通过虚拟化可以被多种应用共享。成熟的网络虚拟化技术可以灵活的调配网络资源，根据应用的负载要求，位置和时间自动化部署，实时迁移，自动缩容和扩容。

2 核心网云化的可行性

核心网云化的基础设施主要包括物理硬件层及虚拟化层。首先要使其硬件设备具备支持云化的条件，当前核心网网元主要采用高级电信计算架构（ATCA）服务器，而且各网元的接口均已实现IP化，具备虚拟化条件。其次，根据核心网网络架构特征以及所用设备的特性，通过采用NFV技术在虚拟化后的通用性硬件上实现核心网各个功能实体的部署。进而使核心网设备演进为软件，软件化后的功能实体同时共享下层虚拟资源。

当前核心网均采用集中化部署，即部署在各省会、区域中心地市，对于控制面的网元在具备虚拟化条件较易实现云化改造，也能实现跨专业域、跨地区、跨平台的统一集中管理，实现网络资源的智能调度（自动扩容、缩容等）。而对于承载面的网元，因涉及转发数据量庞大，更需下沉靠近无线接入侧，以实现承载网络资源的最优化使用。

同时，在核心网物理层设备虚拟化后，对核心网网元的管理需要与传统管理方式保持一致。因为传统的核心网管理软件直接运行在相应的物理平台上，为保障核心网设备的安全可靠，网元管理软件需要实时采集物理设备的运行状态，判断电源模块、风扇模块、硬盘磁盘等是否处于正常工作状态。在核心网云化的情况下，网元管理软件需要了解物理设备和虚拟化软件的运行状态，使得后台可以实现如云化前通常具备的故障定位和及时排障。

3 各专业域部署策略分析

根据各专业域当前网络的演进形态以及业界对其的驱动力来看，IMS域架构稳定，随着VoLTE会进一步发展，也是有可能最先实现云化的；对于EPC/PS域，当前架构尚在演进中，产业未成熟，云化的部署不确定因素较多；对于CS域，因其架构成熟稳定，未来会逐渐消亡，语音业务将会完全迁移到IMS域，不需要进行云化部署。

根据各核心网网元的功能不同，结合前文核心网元云化的可行性，各类网元实施云化的难度也有所差异。

对控制面的网元：因其对计算，网络和存储资源无特殊要求，实施云化难度较低；对承载转发面的网元：对时延要求高，需使用专用硬件提高处理和转发效率，云化实施难度较高；对于用户数据面的网元：对存储可靠性要求高，现用专用存储和软件，实施难度适中。

4 核心网云化面临问题

核心网实现云化后，将打破当前以网元为中心的软硬件紧耦合的管理模式，转向以资源为中心的软硬件松耦合的管理模式，从而实现跨专业域、跨地区、跨平台的统一集中化管理，实现网络资源的智能调度（自动扩容、缩容等），但需要基于NFV的核心网云管理来满足当前的运维管理要求和管理模式。

当前核心网承载转发面网元设备通常具有较高的转发性能要求，特别是融合核心网分组域（PS域和EPC）的网关网元，负责承载移动网络数据流量，在移动互联网蓬勃发展的阶段，必须具备高效地性能。目前多数电信设备制造商都在采用专用的转发芯片来实现高性能的转发，但随着核心网云化的逐步深入，承载转发面网元设备的演进仍然是值得研究的课题。

当前核心网用户数据面网元设备，大多数已经采用ATCA架构，并已经实现IP化，而且也是在省或大区进行集中部署，设备存储容量大，也具备云化实施条件。虽然云化基础条件均已成熟，但融合用户数据中心HLR/HSS的虚拟化部署受到非技术原因的制约，例如数据库License发放模式及如何发放等都是需要解决的关键问题。

5 结束语

虽然核心网云化的部署在一些专业域还存在待解决的问题，但云化是通信产业发展趋势，不仅有利于提高物理設备的资源利用率，提升网络部署能力，降低网络部署成本，增强运营能力，而且通过把核心网网元演进为虚拟化网元，在云端直接实现加载、扩容、缩容，调度灵活，这样可以大幅缩短一些新业务的部署时间，降低运营成本，一定程度上提高运营商业务的竞争力。

参考文献

[1]徐志发.“软件定义”背景下电信核心网的“云化”演进[J].中国多媒体通信，2014，11.

[2]薛淼，符刚，等.基于SDN/NFV的核心网演进关键技术研究[J].邮电设计技术，2014，3.

[3]刘慧洋，陈挺.SDN在运营商政企客户中的应用探讨[J].科技研究，2014，25.