【導讀】：NFV是運營商下一代云化可編程網(wǎng)絡的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是構(gòu)筑未來開放式電信網(wǎng)絡及業(yè)務生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。ETSI NFV標準作為NFV的核心框架，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的發(fā)展在不斷的演進之中，是全球運營商實現(xiàn)多廠商、分層解耦的NFV商用系統(tǒng)以及建立開放式NFV生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)?？v觀全球，NFV技術(shù)仍處于相對初級的虛擬化階段，有很多現(xiàn)實的問題需要解決。近兩年國內(nèi)運營商加快了NFV落地試點及商用部署的步伐，2018年可以預見到更多的規(guī)模化商用部署落地。在大規(guī)模商用部署之前，有必要對NFV的整個發(fā)展歷程、國內(nèi)外運營商整體情況、存在的問題以及后續(xù)發(fā)展思路進行系統(tǒng)性的梳理和反思，以幫助解決商用部署中的問題、指導NFV從虛擬化到云化發(fā)展的突破、建立一個運營商以及IT/CT廠商共贏的良性NFV生態(tài)環(huán)境。
一、NFV發(fā)展歷程
?。ㄒ唬㎞FV是云化可編程網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)
縱觀整個通信發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)（參見圖1），通信網(wǎng)絡的發(fā)展變革關(guān)鍵在于新技術(shù)的驅(qū)動。數(shù)字程控交換技術(shù)的發(fā)展使得我們從傳統(tǒng)的模擬電路交換時代進入了通信2.0時代，IP技術(shù)在通信領(lǐng)域的運用，以及4G網(wǎng)絡架構(gòu)的演進，使得我們進入了全IP網(wǎng)絡的通信3.0時代。而NFV則是我們即將進入的通信4.0 - 云化可編程網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)之一（未來我們是否會借助人工智能和機器學習進入自組織網(wǎng)絡的通信5.0時代？）。
圖1：技術(shù)驅(qū)動的通信網(wǎng)絡發(fā)展變革
（二）ETSI NFV的產(chǎn)生及發(fā)展
2012年10月，借在德國召開的SDN及OpenFlow世界大會之機，13家網(wǎng)絡運營商聚集在一起，首次發(fā)布了NFV的介紹性白皮書，第一次正式提出了NFV的構(gòu)想。這部白皮書成為指導NFV后續(xù)行動的綱領(lǐng)性文件。
2013年初，在ETSI總部-法國的索菲亞·安蒂波利斯召開了ISG NFV（NFV行業(yè)標準工作組）第一次全體大會，這標志著NFV正式成為全球電信產(chǎn)業(yè)關(guān)注、并致力于通過標準化工作快速發(fā)展的領(lǐng)域。截止到目前，ISG NFV會員已達到三百多家(其中包含38家運營商)，是ETSI參與會員最多的工作組。
多年以來，電信運營商飽受專屬硬件網(wǎng)絡設(shè)備的困擾。提出NFV的初衷旨在利用IT虛擬化技術(shù)來解決這些問題，通過網(wǎng)絡功能軟件化，將不同類型的網(wǎng)絡設(shè)備整合到工業(yè)標準的大容量服務器、交換機和存儲設(shè)備上，并能根據(jù)需要在網(wǎng)絡不同位置部署運行。
從2012年首部NFV白皮書至今，ETSI在NFV標準化方面做了大量的工作，為NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵的里程碑（參見圖2）包括2013年提出NFV參考框架、2014年的NFV MANO框架等。從2015年開始，ETSI一直致力于在功能、模型、接口及互操作標準方面進行標準化定義及完善。 2017年8月，ETSI SOL工作組發(fā)布了可落地的互操作RESTful協(xié)議接口和TOSCA模型的部分關(guān)鍵成果，成為解決多廠商互操作問題的關(guān)鍵里程碑！
圖2：ETSI ISG NFV標準化關(guān)鍵里程碑
圖3展示了ISG NFV標準化工作的主要內(nèi)容。自2013年起，ETSI基本上每隔兩年發(fā)布一次NFV標準成果版本（Release）。各版本相關(guān)的主要工作內(nèi)容如下：
圖3：ETSI ISG NFV標準化工作主要內(nèi)容
——版本1 (2013-2014)：重點研究 NFV 的概念及可行性。主要工作包括：提供基線研究和規(guī)范、定義NFV 體系結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)設(shè)施NFVI、虛擬網(wǎng)絡功能VNF、網(wǎng)絡服務NS、NFV管理及編排MANO）等
——版本 2 (2015-2017)：重點研究 NFV解決方案的互操作性。主要工作包括：功能需求、架構(gòu)、參考點的詳細要求和定義、基于 NFV 體系結(jié)構(gòu)的互操作性標準定義（ 包括VNF 包、 VNF / NS 描述符、信息模型/數(shù)據(jù)模型、接口及協(xié)議規(guī)范等）
——版本3 (2016-2018)：重點研究針對NFV投入運作（商用化）如何豐富NFV架構(gòu)框架和功能特性。主要完善的功能特性包括：計費管理、軟件許可管理、策略管理、多站點編排部署、DevOps及云原生支持等。同時版本3還進一步完善了與接口和描述符相關(guān)的新需求和規(guī)范。
（三）蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)
當今的互聯(lián)網(wǎng)時代是一個協(xié)作的時代。協(xié)作能夠使得各參與方更快、更可承受、更有效地推進技術(shù)的進步。NFV作為電信網(wǎng)絡從全IP網(wǎng)絡到云化可編程網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)，得到了產(chǎn)業(yè)界的熱烈響應。鑒于在NFV領(lǐng)域有很多關(guān)鍵問題和技術(shù)需要解決，因此各方協(xié)作成為廣泛的共識。
以ETSI的NFV參考框架為核心，從標準化組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟到開源社區(qū)，從科研機構(gòu)、廠商到運營商，相關(guān)各方在需求、驗證、研究、規(guī)范、實現(xiàn)、部署等多個維度展開協(xié)同工作，有力地推動了NFV技術(shù)的進步和成熟，形成了蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)。圖4展示了NFV產(chǎn)業(yè)的主要相關(guān)參與方（標準化和開源角度比較著名的有TM Forum的ZOOM、MEF的LSO、ONAP以及OPNFV等）。
圖4：蓬勃發(fā)展的NFV產(chǎn)業(yè)
（四）不斷演進中的NFV框架
NFV是IT虛擬化及云計算技術(shù)在通信領(lǐng)域的應用。然而，這里的應用不是簡單的、一成不變的應用，而是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，將最新的虛擬化、云計算理念和技術(shù)持續(xù)不斷運用到NFV理論和技術(shù)框架的過程。
隨著技術(shù)的發(fā)展，NFV框架在不斷豐富和完善之中。例如，早期的虛擬化技術(shù)是基于Hypervisor、以VM為主的技術(shù)。2013年，隨著Docker的正式開源，基于容器的虛擬化技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)應用主流的部署方式。
鑒于容器化技術(shù)的迅速發(fā)展和其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，ETSI標準化組織也對將其納入NFV框架進行了重點研究。例如，《 NFV-EVE 004 ：關(guān)于在NFV框架中運用不同虛擬化技術(shù)的報告》中，明確提出了NFV框架包括對Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持，如圖5所示：
圖5：NFV框架對Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持
除了容器技術(shù)之外，隨著微服務技術(shù)的發(fā)展，將龐大的單體應用拆分為由不同微服務組件組合而成的云原生應用，可以在基礎(chǔ)設(shè)施可靠性相對較低的情況下實現(xiàn)應用及業(yè)務的高可靠性，并能根據(jù)業(yè)務量大小按需動態(tài)實現(xiàn)水平容量擴展，在IT及互聯(lián)網(wǎng)界逐漸成為主流的應用設(shè)計模式。
云原生應用設(shè)計模式在NFV框架中也得到了體現(xiàn)。例如：在ETSI 版本3的《NFV -EVE 011：云原生VNF實現(xiàn)分類描述》規(guī)范中，描述了云原生VNF需要滿足的各類非功能性需求以及在設(shè)計實現(xiàn)上的考慮。其中，關(guān)鍵的云原生非功能性需求包括：可恢復性(Resiliency)、彈性(Scaling)、可組合性、位置無關(guān)性、狀態(tài)管理、能力開放、零接觸管理和負載均衡等。與此相關(guān)，版本3目前也在研究如何針對云原生及PaaS需求對NFV架構(gòu)進行增強等。相關(guān)的進展參見NFV-IFA 029報告。
隨著對NFV認識的進一步加深，人們逐漸意識到，NFV的本質(zhì)不是簡單的軟硬件分離（Separation of software from hardware），而是功能與容量的分離（Separation of functionality from capacity）。這一點與Google等互聯(lián)網(wǎng)云計算公司近1-2年提出的Cloud 3.0架構(gòu)- 無服務器計算（Serverless compute）和FaaS（Function as a Service）模式等在本質(zhì)認識上越來越接近。隨著云計算領(lǐng)域更多新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，NFV必將不斷擴展其內(nèi)涵。
（五）NFV發(fā)展的四個階段
NFV并非是一個單一的解決方案，NFV的發(fā)展是一個不斷演進的分階段過程。它的每一個階段都代表了不同的技術(shù)創(chuàng)新，都是向著更快地交付應用和業(yè)務、驅(qū)動更多的創(chuàng)新方向發(fā)展。當然，隨著技術(shù)的成熟，運營商在部署NFV的時候，也可以跨越不同的階段。
基于業(yè)界共識，目前可以將NFV的發(fā)展分為以下四個階段（參見圖6）：
圖6：NFV發(fā)展的四個階段
1、解耦階段：網(wǎng)絡功能與底層硬件的分離，從CT廠商專屬、封閉的解決方案中解放出來，以軟件形式部署在標準化硬件平臺之上和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡環(huán)境中，可以提升部署靈活性，同時降低成本和管理復雜性。
2、虛擬化階段：網(wǎng)絡功能部署在基于Hypervisor的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施資源之上?？梢杂行У靥岣哔Y源利用率/密度，并可以通過編排器實現(xiàn)簡單的管理能力，如擴縮容等。
3、云化階段：基于統(tǒng)一控制和編排的電信云化環(huán)境及云原生VNF能力，能更好地實現(xiàn)全網(wǎng)絡范圍內(nèi)的資源共享和彈性部署。同時能根據(jù)網(wǎng)絡流量模式及客戶需求變化，以自動化的方式動態(tài)地響應并創(chuàng)建/變更業(yè)務。新的業(yè)務可以采用DevOps模式開發(fā)并以敏捷彈性的方式部署。
4、分解重構(gòu)階段：對網(wǎng)絡功進行分解重構(gòu)，以更科學、更靈活的基本構(gòu)件塊形式存在。運營商可以利用這些更細粒度的子功能，像拼接樂高積木一樣，更快地動態(tài)拼接出全新的業(yè)務。為提高客戶體驗，部分子功能組件可以智能化地推送到客戶側(cè)或者網(wǎng)絡邊緣，一些更為通用的子功能組件可以下沉到云化基礎(chǔ)設(shè)施層，以PaaS能力部署。
從技術(shù)角度看，這四個階段基本上都不存在難以逾越的障礙。從國內(nèi)外運營商的PoC及現(xiàn)網(wǎng)部署所采用的技術(shù)角度看，目前全球NFV發(fā)展整體上處于虛擬化階段，尚未進入到云化階段。
有一種觀點認為NFV已經(jīng)過時了，因為它只是實現(xiàn)了虛擬化，未來將是NFC (Network Functions Cloudification)- 網(wǎng)絡功能云化的時代。對這個觀點，我覺得值得商榷。從上文分析可以看出，云化只是NFV走向發(fā)展成熟的一個中間階段，現(xiàn)有以ETSI為核心的NFV標準體系在其持續(xù)的演進和完善的過程中，已經(jīng)覆蓋到了云化階段的需求，從整個NFV產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展角度，完全沒有必要推倒重來、為吸引眼球另起爐灶鼓吹一個全新的概念和體系。
關(guān)于全球運營商NFV的整體情況以及典型海外運營商NFV的發(fā)展思路，將會在接下來的文章中與各位詳細分享，敬請期待。
