CN109753344A - 网络功能虚拟化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及网络功能虚拟化系统，由硬件层、虚拟层和虚拟网元三层以及网络功能虚拟化管理和编排系统组成，硬件层为各类计算、存储、网络及其它相关物理设备的所有硬件资源构成的资源池；所述虚拟层将物理计算、存储、网络资源虚拟化成虚拟的计算、存储、网络资源；虚拟网元层包括虚拟化网元和网元管理；网络功能虚拟化管理和编排系统包括网络功能虚拟化编排器、网络功能虚拟化管理器和虚拟资源管理器三部分。本发明将传统电信设备功能通过软件实现，运行于通用硬件设备之上，并采用虚拟化技术实现业务敏捷迭代、支撑网络演进、降低整体成本，大大简化了系统结构，能够有效减少构建成本50%以上。
Description
技术领域
本发明涉及网络功能虚拟化系统，更具体地说涉及虚拟云的网络功能虚拟化系统。
背景技术
网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization）是将传统电信设备功能通过软件实现，运行于通用硬件设备之上，并采用虚拟化技术实现业务敏捷迭代、支撑网络演进、降低整体成本的目标，是应对移动云时代业务快速变化的有效手段，是向云计算平台演进的基础性技术。
网络功能虚拟化（NFV，Network functions virtualization ）被广泛描述为电信行业中最大的游戏规则。无处不在的服务提供商正在拥抱NFV以实现速度和灵活性，创造出以前所未有的速度提供服务的能力。
如今电信业的应用环境包括在各种连接设备上运行的各种旋风式的服务，需要存储，传输和流量化大量的数据。而当今硬件定义式的网络无法承受这些应用所带来的冲击，但是NFV与软件定义网络（ SDN，software-defined networking）相结合可以实现这些功能。
虽然NFV的基本思想仍然在逐步形成之中，但是它将软件与硬件分离开来，它是在虚拟机（VMs，virtual machines ）上运行诸如防火墙或者加密等网络功能的。一旦网络功能由管理程序管理，最初安装在硬件上的服务就可以在软件上执行。与专有硬件不同，采用这种架构后网络功能可以在几个星期内而不是在几个月内安装在虚拟机上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种网络功能虚拟化系统，以解决降低构建云平台的成本，简化网络功能虚拟化结构，提高了运算速度的问题。
为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：网络功能虚拟化系统，由硬件层、虚拟层和虚拟网元三层以及网络功能虚拟化管理和编排系统组成，
所述硬件层为各类计算、存储、网络及其它相关物理设备的所有硬件资源构成的资源池；
所述虚拟层将物理计算、存储、网络资源虚拟化成虚拟的计算、存储、网络资源，为虚拟化网元的部署、执行和管理提供虚拟资源池；
所述虚拟网元层包括虚拟化网元和网元管理，虚拟化网元部署在网络功能虚拟化基础设施上，实现软件化的电信网元功能；网元管理同传统网元管理功能，实现虚拟化网元的管理；
所述网络功能虚拟化管理和编排系统包括网络功能虚拟化编排器、网络功能虚拟化管理器和虚拟资源管理器三部分，网络功能虚拟化编排器实现网络服务、虚拟网络生命周期管理及全局资源管理；虚拟化网元管理器实现虚拟网元生命周期管理，是虚拟化网元管理的执行者；虚拟资源管理器是虚拟化基础设施管理系统，是虚拟资源及硬件资源管理的执行者。
本发明所述资源池优选至少配置两套电源系统，将资源池中所有硬件资源按接入的电源系统分为两个硬件分区，避免硬件层单点故障。
本发明所述虚拟层优选应支持VIM反亲和部署、支持VIM重建、迁移功能，支持根据网络功能虚拟化管理和编排系统、虚拟化网元的容灾部署需求，将网络功能虚拟化管理和编排系统、虚拟化网元部署到两个故障隔离区中。
本发明所述虚拟化网元的管理至少应包括配置、告警和性能分析等功能。
本发明所述虚拟化网元内部各虚拟化的网络功能模块组件优选均应采用N+M或N+N冗余设计、无单点故障；虚拟化网元之间应通过主备、负荷分担、等机制实现网元层容灾，有容灾关系的多个虚拟化网元应部署在两个或两个以上的异局址资源池。
本发明所述网络功能虚拟化编排器、网络功能虚拟化管理器和虚拟资源管理器优选网元内部采用1+1或N+1冗余配置，部署在一个资源池的两个故障隔离区；网络功能虚拟化编排器考虑异局址1+1主备或负荷分担容灾部署，增强的管理能力部分不做异局址容灾部署。
有益效果
本发明通过网络功能虚拟化系统，网络管理者无需投资安装和维护昂贵的专有硬件来建立网络连接设备的服务链。相反，他们可以投资于廉价的节点来运行执行各种功能的虚拟机。每当用户需要新的网络功能时，服务提供商都可以自动启动支持该功能的虚拟机。
此外，网络管理者可以花更少的时间来管理数据中心，从而降低资本支出（CAPEX，capital expenses）成本和运营费用（OPEX，operating expenses ）。例如，如果在某个VM机器上运行的应用需要额外的带宽，管理员可以将部分工作卸载到同一服务器中的不同VM上。资源不再局限于窄数据中心上，而是遍布在整个网络上，以提高内部业务的生产力。因此，不仅是运营商，而且众多行业也欢迎NFV技术。
网络功能虚拟化系统实现了对网络流量、业务功能等资源的虚拟化和智能调度。主要包括虚拟化流量调度和业务链。
1）虚拟化流量调度
虚拟化流量调度技术通过虚拟化技术突破目前IP网络分布式路由选路的局限，利用集中式路由计算与流量调度，实现全网流量动态均衡与网络结构优化。虚拟化流量调度技术主要应用于IP骨干网，，重点包括如何合理定义IP 路由功能集的抽象、集中式路由决策系统实现方式、集中式系统的可靠性以及该种模式下的保护路径计算实时性算法等。目前虚拟化流量调度技术在朝着与SDN等新技术结合的方向发展，如通过新增路径计算单元/控制器（PCE/Controller）系统来实现集中式路由决策系统。
2）业务链
网络中的虚拟防火墙、负载均衡器、网关等业务处理功能被称为业务功能点，而流量经过一系列的业务功能点的处理，就形成了业务链。与虚拟化流量调度不同，业务链更侧重于解决虚拟网络中如何通过控制服务器对网络流量转发进行编程控制，将流量灵活的调配到某个或某些个业务功能点进行处理，为用户无缝交付网络服务。
网络功能虚拟化将传统通信网络设备功能软件化，通过特定的虚拟化技术，基于IT通用的计算、存储、网络硬件设备实现电信网络功能，网络功能虚拟化将实现传统电信产业与IT产业的深度融合。
综上所述，本发明所提供的网络功能虚拟化系统不仅可降低构建云平台的成本，而且还简化了国际通用的网络功能虚拟化结构，提高了运算速度。
附图说明
图1是本发明网络功能虚拟化系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如附图1所示，NFV标准架构由硬件层、虚拟层和虚拟网元三层以及NFV管理和编排系统（MANO, Management and Orchestration）组成。
硬件层为各类计算、存储、网络等物理设备的集合。
硬件层：资源池要求至少配置两套电源系统，将资源池中所有硬件资源按接入的电源系统分为两个硬件分区，避免硬件层单点故障；硬件资源层应保持一定的冗余资源，保证故障发生时，能够快速创建虚拟机。
虚拟层将物理计算、存储、网络资源虚拟化成虚拟的计算、存储、网络资源，为虚拟化网元（VNF，VirtualizedNetwork Function）的部署、执行和管理提供虚拟资源池。
虚拟层：虚拟层应支持VIM反亲和部署、支持VIM重建、迁移等功能，支持根据MANO、VNF的容灾部署需求，将MANO、VNF部署到两个故障隔离区（AZ）中。
虚拟网元层包括VNF和网元管理（EMS，Element Management)。VNF部署在网络功能虚拟化基础设施（NFVI，NFV Infrastructure）上，实现软件化的电信网元功能。EMS同传统网元管理功能，实现VNF的管理，如配置、告警、性能分析等功能。
虚拟网元层：VNF内部各虚拟化的网络功能模块组件均应采用N+M或N+N冗余设计、无单点故障。VNF之间应通过主备、负荷分担、等机制实现网元层容灾，有容灾关系的多个VNF应部署在两个或两个以上的异局址资源池。
NFV管理和编排系统（MANO, Management and Orchestration）主要包括NFV编排器（NFVO，NFV Orchestrator）、VNF管理器（VNFM，VNF Manager）和虚拟资源管理器（VIM，Virtualized Infrastructure Manager）三部分。NFVO实现网络服务、虚拟网络生命周期管理及全局资源管理，是云管理的决策者；VNFM实现虚拟网元生命周期管理，是VNF管理的执行者；VIM是虚拟化基础设施管理系统，是虚拟资源及硬件资源管理的执行者。
MANO： VIM、VNFM、NFVO网元内部采用1+1或N+1冗余配置，部署在一个资源池的两个AZ，保证安全性。其中NFVO考虑异局址1+1主备或负荷分担容灾部署，NFVO增强的管理能力部分不做异局址容灾部署。
综上所述，针对移动云平台特点，本发明网络功能虚拟化系统大大简化了系统结构，能够有效减少构建成本50%以上。
Claims (6)
1.网络功能虚拟化系统，由硬件层、虚拟层和虚拟网元三层以及网络功能虚拟化管理和编排系统组成，其特征在于：
所述硬件层为各类计算、存储、网络及其它相关物理设备的所有硬件资源构成的资源池；
所述虚拟层将物理计算、存储、网络资源虚拟化成虚拟的计算、存储、网络资源，为虚拟化网元的部署、执行和管理提供虚拟资源池；
所述虚拟网元层包括虚拟化网元和网元管理，虚拟化网元部署在网络功能虚拟化基础设施上，实现软件化的电信网元功能；网元管理同传统网元管理功能，实现虚拟化网元的管理；
所述网络功能虚拟化管理和编排系统包括网络功能虚拟化编排器、网络功能虚拟化管理器和虚拟资源管理器三部分，网络功能虚拟化编排器实现网络服务、虚拟网络生命周期管理及全局资源管理；虚拟化网元管理器实现虚拟网元生命周期管理，是虚拟化网元管理的执行者；虚拟资源管理器是虚拟化基础设施管理系统，是虚拟资源及硬件资源管理的执行者。
2.根据权利要求1所述的网络功能虚拟化系统，其特征在于：所述资源池至少配置两套电源系统，将资源池中所有硬件资源按接入的电源系统分为两个硬件分区，避免硬件层单点故障。
3.根据权利要求1所述的网络功能虚拟化系统，其特征在于：所述虚拟层应支持VIM反亲和部署、支持VIM重建、迁移功能，支持根据网络功能虚拟化管理和编排系统、虚拟化网元的容灾部署需求，将网络功能虚拟化管理和编排系统、虚拟化网元部署到两个故障隔离区中。
4.根据权利要求1所述的网络功能虚拟化系统，其特征在于：所述虚拟化网元的管理包括配置、告警和性能分析功能。
5.根据权利要求1所述的网络功能虚拟化系统，其特征在于：所述虚拟化网元内部各虚拟化的网络功能模块组件均应采用N+M或N+N冗余设计、无单点故障；虚拟化网元之间应通过主备、负荷分担、等机制实现网元层容灾，有容灾关系的多个虚拟化网元应部署在两个或两个以上的异局址资源池。
6.根据权利要求1所述的网络功能虚拟化系统，其特征在于：所述网络功能虚拟化编排器、网络功能虚拟化管理器和虚拟资源管理器网元内部采用1+1或N+1冗余配置，部署在一个资源池的两个故障隔离区；网络功能虚拟化编排器考虑异局址1+1主备或负荷分担容灾部署，增强的管理能力部分不做异局址容灾部署。
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