《 NFV 十年技巧进阶》白皮书

ETSI 06921SophiaAntipolisCEDEX,法国电话+33492944200 info@etsi.orgwww.etsi.org ETSI白皮书第54号 向NFV演进下一个十年 第1版-2023年5月 作者（按字母顺序排列）： 蔡旭辉，邓辉，邓玲丽，艾哈迈德·艾尔萨瓦，沈高，阿图罗·马丁·德·尼科拉斯， NAKAJIMAYoshihiroNAKAJIMA,JanuszPIECZERAK,JoanTRIAY,XuangliangWANG,BaoguoXIE,HammadZAFAR 关于作者 本白皮书是作为ETSIISGNFV内部的集体努力制作的，并代表以下编辑团队（按字母顺序列出）： 徐汇CAI(中国移动) 许登（华为，ETSIISGNFV副主席） 凌利登基(中国移动)AhmedELSAWAF(诺基亚)沈高(中国电信) ArturoMARTINDENICOLAS(爱立信) NAKAJIMAYoshihiroNAKAJIMA（NTTDOCOMO，ETSIISGNFV 主席） JanuszPIECZERAK（Orange，ETSIISGNFV副主席） JoanTRIAY（NTTDOCOMO） 王旭亮(中国电信) 宝国XIE(中兴通讯)HammadZAFAR(NEC) Contents 关于the作者2 Contents3 ExecutiveSummary5 1NFV:a短历史6 2挑战,趋势,and机会forNFV7 2.1声明意图驱动网络Operations7 2.2The上升of集装箱化and异质基础设施8 2.3自主网络,自动化,and统一/鞋底数据来源9 2.4Fragmentationoftelco云实施11 2.5Business可持续性与快速释放进化of打开来源13 2.6超分布式&完全互连边缘部署13 3Towardsthenext十年ofNFV14 3.1上下文forNFV:5G先进,6Gand超越14 3.2API发展and关系to打开来源15 3.3NFV多云and多技术16 3.4统一NFV管理and编排17 3.5自主网络,自动化,andAI18 4Conclusionand摘要19 参考文献21 执行摘要 网络功能虚拟化（NFV）一直是电信行业彻底改变的催化剂，引领传统物理(硬件)网络设备向新软件的过渡- 基于虚拟化网络功能(VNF)的时代。基于通用(商品关闭- 货架、COTS)服务器和网络功能作为软件应用的部署，NFV已经中断通过软硬件解耦的技术挑战。网络的迁移 从专用物理设备到分布式云基础架构的功能彻底改变了当今通信网络的发展、部署和运营方式。 2012年多家国际领先电信服务提供商（网络运营商）联合发布 关于NFV的概念和愿景的开创性白皮书，并宣布了一个新时代的开始电信行业。自2012年底成立ETSINFV行业规范组(ISG)以来( 该领域的第一个此类标准组织)网络运营商、通信技术 （CT）供应商，信息技术（IT）供应商，中小型企业（SME）和其他核心贡献者(例如，来自开源、学术界和研究界)一直在积极 讨论和标准化NFV框架，该框架已成为电信云和虚拟化参考网络架构。 IT和传统电信网络观点在NFV中的混合也带来了挑战，然而一个重要的网络转型环境。传统上，网络运营商和CT供应商习惯了基于共识的标准开发过程，从这个过程中产品 然后开发和商业化。但是，IT供应商和开源社区的场景 是不同的；这些基于“代码优先”过程，即首先开发代码，然后 contributed.Thesetwowaysofdevelopingcurrenttelecomnetworktechnologyneedtobebrought在一起，作为“同一枚硬币的一面”；在这种情况下，网络运营商、CT和IT供应商，并开放来源社区需要共同努力，弥合这两种观点之间的差距，并促进 更广泛的NFV标准支持。例如，开源可以进一步支持和实施尽可能多的标准，标准可以考虑采取“借入哲学” 规范中开源核心优势的优势。 NFV出现十年后，以及基于 它，这是正确的时间来考虑如何NFV可以和将发展。为此，理解和对电信服务提供商考虑的电信云要求采取行动:1)统一 网络管理；2)使用最新的云原生、IT、自动化和人工智能(AI)开放源软件，以及3）不同云之间的多供应商互操作性和迁移。 在以往成就的基础上，本白皮书分析了不同的挑战和技术趋势，并提出了NFV在未来十年如何发展的几个潜在方向。关于API的方面开发、开源、NFV多云、统一管理、自动化和AI被认为是 进化的关键驱动因素。 白皮书的组织如下：第1节总结了NFV的历史；第2节回顾了学习情况，与NFV相关的经验和挑战，并介绍了网络中的各种趋势和机遇 可以为NFV发挥重要作用的转换。第3节发展了不断发展的前进道路NFV。最后，第4节结束了白皮书。 1NFV：短暂的历史 NFV概念于2012年首次提出，几乎与ETSIISGNFV同时提出已建立。该小组从电信服务提供商和 vendors.Keyexpertswerecommittedtothedevelopmentofanewapproachtoprovidetelecomnetworks 基于虚拟化技术。 ETSIISGNFV不仅吸引了电信网络系统供应商，也吸引了基础设施供应商和支持虚拟化的软件。从一开始，人们就确定共同努力 需要定义高效、可靠和有能力的基础设施的要求(例如，具有加速支持)，以便为电信网络向 云和NFV。NFV的成功高度依赖于网络运营商和供应商之间的合作，以及他们之间达成的共识。 通过采用尖端的IT技术，NFV越来越受到开源的影响社区，特别是考虑到商业上可用的网络部署，其中集成 解决方案是基于关键参考开源项目构建的。事实上，在非常早期的阶段，它是认为，为了实现NFV从简单的理论概念到真正的商业化， ETSIISGNFV也需要与开源社区共同努力，才能从这两个社区中获益正式标准和事实上的标准，并在现成的基础上加快开发 sourcebasedsolutions.examplesofsuchcollaborationcameinearlyduringthefirstyearsoftheISG,like 创建OPNFV，其任务是基于现有IT和 开源软件。后来，随着网络和服务编排变得尤为重要 服务提供商，许多其他开源社区，如OSM、OPEN-O和ONAP 从NFV的概念。 ISG的初始阶段侧重于检查NFV的可行性，随后过渡到 正式开发互操作性标准。从那时起，ETSIISGNFV已经发布了数十种NFV规范。这些已经通过“NFV”序列进行了分组、发布和演进 Releases”，简单概括：NFVRelease1奠定了概念基础，NFVRelease2提供了第一组互操作实现方案，NFVRelease3增强了NFV框架 通过解决运营问题。从NFV版本4开始，对容器化VNF的额外支持已经指定了更多的云原生部署和自动化。最后，正在进行的NFV 第5版正在处理各种生态系统的整合，这些生态系统对 许多与NFV相关的标准组织和开源社区，包括3GPP，TM论坛，LFN （例如，Anuket，ONAP，Nephio等）。 作为网络变革的推动者和技术演进的关键推动者，NFV技术都在不断演进，从最早的LTE的核心网络虚拟化基于虚拟机器(VM)虚拟化技术，到基于OS容器的5G网络云部署虚拟化技术和基本水平的自动化能力。事实上，NFV已经 在定义5G方面发挥了关键作用。作为示例，3GPP定义的5G系统架构和设计5G核心网络基于服务的架构(SBA)受到NFV的严重影响，甚至到了 人们可以声称“5G是NFV原生网络”。如今，几乎所有5G核心产品组合供应商提供的网络部署包括基于ETSINFV的虚拟化网络功能 标准。 最近，随着自治网络概念的引入，NFV标准的范围不大。网络虚拟化只重要（如VM或OS基于容器的虚拟化），但延伸到其他更横向和多方面的技术领域。例子是努力 将与IT运营相关的人工智能(AIOps)服务、模型和接口纳入范围，如意图- 驱动网络服务(NS)生命周期管理,管理数据分析,平台即服务 （PaaS）和相关的VNF通用OAM功能。 虽然NFV的成就水平和实际利益可能并不等同于所有服务提供商 在世界范围内，部分原因还在于这些操作的特定用例和上下文，现实向我们展示了，基于ETSINFV架构，服务提供商已经能够构建超大的-基于跨层和多供应商互操作性扩展电信云基础架构。例如，一个 基于ETSINFV标准架构的全球最大电信云包括分布式 多个集中区域和数百个边缘数据中心的基础设施，总计更多超过10万台服务器。此外，一些网络运营商也取得了很高的 虚拟化(即，与传统的基于ATCA的网络相比，虚拟化网络功能的数量 元素)在其目标网络系统中，例如，在4G和5G核心网络的情况下，超过70% 系统。此外，ETSINFV标准不断为更广泛的多- 供应商互操作性，也进入了超大规模生态系统，最近发布的 在提供的电信网络管理服务解决方案中提供对ETSINFV规范的支持。 2NFV的挑战、趋势和机遇 2.1声明性意图驱动的网络操作 越来越明显的是，分解网络部署固有的复杂性不断增加，由于虚拟化和云化技术的引入(来自垂直网络 分解视角)，以及在实际网络中经历的过于精细的定制发展。 为了应对不断增长的复杂性并简化网络操作，更通用的管理 解决方案正在被设想并成为现实。这可以帮助服务提供商覆盖更广泛的一系列用例，无论是在网络部署级别还是在操作级别， 通用管理工具集。在这两个层面上，NFV技术都带来了重大机遇，而不是仅在提供用于在更统一的物理和虚拟基础架构上部署网络的框架时， 而且在提供通用的管理和资源服务平台方面。此外，简化推动网络运营的效率和敏捷性，这适用于网络本身和 通过网络提供的服务。这提高了客户满意度和对电信的感知运营商。 特别是，引入声明性基于意图的操作可以在简化NFV方面发挥关键作用网络操作。声明性意图驱动操作只需要使用和公开API 由/to托管对象的所需状态进行维护。这将更多责任转移到API生产者管理功能以实现所需的状态，以及它需要额外的编排 它支持的功能。这种更具声明性的操作方式已经在多样化中取得了成功管理和编排系统，例如专用于从 基础设施的观点，以及服务级别管理中的其他观点。 2.2集装箱化和异构基础设施的兴起 当NFV启动时，虚拟机是世界上最主要和最成熟的虚拟化技术。因此，NFV社区设计架构是一个自然选择， 围绕基于VM的虚拟化技术的模型和接口，如KVM提供的 虚拟机管理程序层,OpenvSwitch用于虚拟网络,OpenStack作为虚拟基础架构管理, 等。然而，NFV从一开始就有创建虚拟化技术的雄心 不可知的参考体系结构和相关解决方案；例如，“虚拟化”等概念容器”和虚拟化部署单元(VDU)的创建是为了抽象 底层基础架构。但是，抽象不同的虚拟化技术并不是一件容易的事，因为构建NFV的可用上游解决方案具有非常具体的技术依赖因素。 基于虚拟机的虚拟化技术的优势，例如其更动态的可管理性尊重传统的基于硬件的解决方案，以及良好的隔离、安全和 性能已被证明是过去和当前NFV部署中的关键资产。甚至可以说某些网络功能受益于基于虚拟机的虚拟化的稳定性和成熟度 技术，在考虑严格的长期支持和电信网络的维护要求。 OS容器虚拟化技术（或更通常称为容器）正在结束 时间是许多基于云原生的微服务应用程序开发的主要选择。其中优点是部署速度和更小的占用空间，这些因素可以帮助改进 资源利用率，降低资源消耗。 虽然NFV在世界范围内迅速发展和部署，但虚拟化技术也在不断发展 快速。以microVM、KataContainer和unikernel为代表的虚拟化技术结合虚拟机和容器的优势，不仅满足良好的隔离、安全和 性能，但也具有其他特点，如灵活性、快速部署和高效资源利用率。此外，WebAssembly(Wasm)比容器和 作为边缘设备的虚拟化技术也是一个不错的