5G切片 NFV SDN 架构笔记
目录
- 1 NFV
- 1.1 NFV 的参考架构
- 1.1.1 基础网络虚拟化架构(NFVI)
- 1.1.2 虚拟网络功能(VNFs)
- 1.1.3 管理自动化及网络编排(MANO)
- 1.2 NFV 参考架构所涉及的简写
- 2 SDN
- 3 “5G”
- 3.1 传输网、核心网、承载网、接入网
- 3.2 独立组网(SA)和非独立组网(NSA)
1 NFV
网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization,NFV)是一种关于网络架构的概念。我们平时使用的x86服务器由硬件厂商生产,在安装了不同的操作系统以及软件后实现了各种各样的功能。而传统的网络设备并没有采用这种模式,路由器、交换机、防火墙、负载均衡等设备均有自己独立的硬件和软件系统。NFV借鉴了x86服务器的架构,它将路由器、交换机、防火墙、负载均衡这些不同的网络功能封装成独立的模块化软件,通过在硬件设备上运行不同的模块化软件,在单一硬件设备上实现多样化的网络功能。
网络功能虚拟化(NFV,Network Function Virtualization),是通过软件实现虚拟化的网络功能。其目标是将网络功能中用专用硬件实现与软件实现分离,和通用硬件联姻,从而降低成本和功耗。
1.1 NFV 的参考架构
NFV架构是欧洲电信标准协会(ETSI)提出的用于定义NFV实施标准的一种标准架构。NFV的理念是将标准化的网络功能应用于统一制式的硬件上。不同于传统物理设备中软件与硬件强绑定的关系,在NFV架构中,实现各种网络功能的标准化软件必须能够应用在同一台硬件设备上。这就要求NFV需要有一个统一的标准。
NFV架构由基础网络功能虚拟化架构(NVFI)、虚拟网络功能(VNFs)、管理自动化及网络编排(MANO)三个部分组成。
1.1.1 基础网络虚拟化架构(NFVI)
网络功能虚拟化的基础设施(NFV infrastructure),对应云计算的基础设施。把一堆的计算(服务器)、存储、网络的基础设施硬件资源通过虚拟化的技术形成我们的计算、存储、网络的资源池。即将通用的硬件资源虚拟化形成资源池的。
在NFV中,物理硬件资源包括计算、存储和网络,通过虚拟化层(例如hypervisor)提供处理、存储和连接到VNFs。
1.1.2 虚拟网络功能(VNFs)
包括VNF和EMS,VNF网络功能,EMS为单元管理系统,对VNF的功能进行配置和管理。一般情况下,EMS和VNF是一一对应的。可以理解为VNF是NFV架构中的虚拟网络功能单元,传统的基于硬件的网元可以称为PNF。可以理解为对电信业务网络中现有物理网元进行功能虚拟化的过程,将以软件模块形式部署在NFVI提供的虚拟资源上,从而实现网络功能的虚拟化。
1.1.3 管理自动化及网络编排(MANO)
VIM: NFVI被VIM管理,VIM控制着VNF的虚拟资源分配,如虚拟计算,虚拟存储和虚拟网络。Openstack和VMWare都可以作为VIM,前者是开源的,后者是商业的。
VNFM: 管理VNF的生命周期,如上线、下线,进行状态监控、image onboard。VNFM基于VNFD(VNF描述)来管理VNF。
NFVO: 用以管理NS(Network Service,网络业务)生命周期,并协调NS生命周期的管理、协调VNF生命周期的管理(需要得到VNF管理器VNFM的支持)、协调NFVI各类资源的管理(需要得到虚拟化基础设施管理器VIM的支持),以此确保所需各类资源与连接的优化配置。onboard新的网络业务,VNF转发表,VNF package。 NFVO基于NSD(网络服务描述)运行,NSD中包含Service chain,NFV以及perfomance goal等。
1.2 NFV 参考架构所涉及的简写
ETSI: 欧洲电信标准协会(European Telecommunications Sdandards Institute 简称ETSI 下同)是独立的非赢利性的欧洲地区性信息和通信技术(ICT)标准化组织, 这些技术包括:电信、广播和相关领域,例如智能传输和医用电子技术。ETSI 也是制作NFV架构标准的组织。
IETF: 国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force,简称 IETF)是一个公开性质的大型民间国际团体,汇集了与互联网架构和互联网顺利运作相关的网络设计者、运营者、投资人和研究人员,并欢迎所有对此行业感兴趣的人士参与。
BSS: Business support system 业务支撑系统
OSS: Operation support system 运营支撑系统
MSS: Management Support System 管理支撑系统
(前二者又合称BOSS:Business and Operation support system )
在企业(特别在是电信行业)IT战略规划中占据了重要地位的三大支柱内容。
NE: network element 网元(网络元件)
EMS: 网元管理系统(network element management system,EMS)是管理特定类型的一个或多个电信网络单元(NE)的系统。一般来说,EMS管理着每个NE的功能和容量,但并不理会网络中不同NE之间的交流。
NFVI: 网络功能虚拟化的基础设施(NFV infrastructure),对应云计算的基础设施。把一堆的计算(服务器)、存储、网络的基础设施硬件资源通过虚拟化的技术形成我们的计算、存储、网络的资源池。即将通用的硬件资源虚拟化形成资源池的。
VNF: 包括VNF和EMS,VNF网络功能,EMS为单元管理系统,对VNF的功能进行配置和管理。一般情况下,EMS和VNF是一一对应的。可以理解为VNF是NFV架构中的虚拟网络功能单元,传统的基于硬件的网元可以称为PNF。可以理解为对电信业务网络中现有物理网元进行功能虚拟化的过程,将以软件模块形式部署在NFVI提供的虚拟资源上,从而实现网络功能的虚拟化。
COTS: COTS即Commercial Off-The-Shelf 翻译为“商用现成品或技术”或者“商用货架产品”,指可以采购到的具有开放式标准定义的接口的软件或硬件产品,可以节省成本和时间。
hypervisor:
运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor协调硬件资源访问,各个虚拟机之间的防护。服务器启动后,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统,为虚拟机分配内存、磁盘和网络等。
Hypervisor是所有虚拟化技术的核心,主要功能是非中断的支持多工作负载迁移能力。
产品:目前时长主要厂商以及产品如下,VMware vSphere、微软Hyper-V、CitrixXenServer、IBM PowerVM、Red Hat Enterprise Virtulization、开源KVM、Xen、VirtualBSD等。
RAN: 无线接入网
2 SDN
3 “5G”
LTE(Long Time Evolution 长期演进技术)。LTE也被通俗的称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G向4G演进的主流技术。
3.1 传输网、核心网、承载网、接入网
参考链接: 什么是传输网、核心网、承载网、接入网?
3.2 独立组网(SA)和非独立组网(NSA)
独立组网模式(SA): 指的是新建5G网络,包括新基站、回程链路以及核心网。SA引入了全新网元与接口的同时,还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术,并与5GNR结合,同时其协议开发、网络规划部署及互通互操作所面临的技术挑战将超越3G和4G系统。
非独立组网模式(NSA): 非独立组网指的是使用现有的4G基础设施,进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过4G网络传输。
参考链接: 5G标准——独立组网(SA)和非独立组网(NSA)
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