核心網虛擬化NFV技術在虛擬運營MVNO應用探討

【摘 要】隨著移動轉售業務全面開放腳步的迫近，怎樣加強轉售業務的創新以及虛擬運營商如何借力發展等話題也成為討論的熱點。結合國外先進經驗以及最新移動通信標準技術規范，探討了移動最新技術NFV如何幫助虛擬運營商更好地在未來市場創新、快速推出新業務、擴大市場份額、提供市場競爭力，最終達到移動運營和最終用戶的互惠互利等方面，并提供了新技術如何在MVNO場景下應用的思路分析。

【關鍵詞】移動虛擬運營 網絡虛擬化 新技術應用

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）09-0009-04

1 引言

自2013年移動通信轉售業務試點方案發布以來，民資主導的轉售業務順利起步并迅速發展，在與基礎電信業務經營者的競合中給通信產業注入了新的活力。而時至今日，隨著移動轉售業務全面開放腳步的迫近，怎樣加強轉售業務的創新以及虛擬運營商如何借力發展等話題也成為討論的熱點。

現在社會是服務型社會、創新性社會。移動虛擬運營商如果僅僅依靠傳統的網絡租賃，顯然無法快速自主地引入新業務，為客戶帶來價值。因此虛擬運營商自建移動核心網，逐步從Wholesaler轉型成Full MVNO（Mobile Virtual Network Operator，移動虛擬運營），完全自主控制自己的核心網、業務平臺，并基于該平臺靈活快速引入差異化業務，這是成功的關鍵。

Full MVNO運營商在建網初期就需要正視并認真思考如何提高網絡管理靈活性和設備的利用率，并降低網絡運維成本。目前移動核心網基于傳統專有硬件為主導的設備產品架構和基于預研規劃的建設模式已經難以適應移動網絡物聯網時代高速業務發展的要求，需要利用新技術來支撐新的業務模式對網絡資源定制化的需求，快速推動新業務應用于市場。

信息通信技術快速融合的行業背景下，電信網絡將借助于網絡功能虛擬化技術，推動網絡向基于云化、開放的網絡架構演進。提高網絡設備的利用率，降低運營商OPEX/CAPEX支出，同時更重要的是通過靈活快速的部署定制化業務，為用戶帶來更佳的業務使用體驗，為運營商帶來新的利潤增長契機。

2 我國虛擬運營現狀分析

截至2015年底，我國虛擬運營用戶數已超過2000萬。自2013年底前首批企業獲取虛擬運營牌照以來，共有42家企業獲得虛擬運營試點牌照。自2014年3月底第一個虛擬運營商以170號段面向市場公開推廣手機用戶以來，目前已有39家虛擬運營商正式放號，其中7家企業用戶數超過百萬用戶，市場占有率最大的虛擬運營商用戶規模已經超過400萬。

移動通信轉售業務兩年的試點期已經落幕，虛擬運營商這一新角色也歷經了第一輪的市場洗禮，移動轉售用戶規模突破兩千萬。作為民資進入電信業的重要一環，在工信部眼中，這份兩年答卷“基本達到預期”。但這離虛商們的目標還太遠，2016年虛商們將何去何從？

日前，工信部向三大電信運營商及全體虛擬運營試點企業發布了關于移動通信轉售業務批發價格調整的指導意見，希望通過調整移動業務轉售批發價格來扶持虛擬運營商的良好發展，進一步提升移動市場競爭力，提高業界良性發展。業內認為，該指導意見對一直困擾虛擬運營商的批零倒掛會有一定改善，但無法徹底扭轉虛擬運營商的虧損局面。與三大運營商相比，虛擬運營商在用戶數量、服務直流、品牌影響力等方面都存在巨大差距。

42家虛擬運營商內部的表現也相差很大，樂語通訊和巴士在線業務發展受到很大挫折，連連科技也遇到經營問題不得不收縮調整業務。總體來看，虛擬運營商用戶雖然增速很快，但基數太少，還難以形成大的氣候來影響主流市場。虛商在快速成長的過程中經歷著“成長的煩惱”，大家在集體燒錢，如何尋找健康的盈利模式成為共同痛點。

技術方面分析，導致虛擬運營商虧損的最重要原因是品牌影響力不夠，難以推出吸引市場用戶的拳頭產品或套餐。與三大運營商相比，虛擬運營商知名度太小，這也就影響到了消費者對品牌的信任度。而移動通信說到底是聯系人網絡，或者說熟人網絡，如果周邊的生活圈內很少有人使用170號段號碼，網間通話資費等問題會進一步禁錮新用戶號段的發展。目前虛擬運營商雖然已經超過了2000萬用戶，但真正的用戶忠誠度和粘度還有待提高。

所以目前來看，虛擬運營商需要進一步探索差異化產品和盈利模式，在細分市場里贏得用戶，而這可能還需要持續的時間累計。按國外經驗，持續投入3～5年才能實現穩定盈利。另一方面除了開源，節流也很重要，而降低網絡TCO就是最大的節流途徑。需要通過虛擬化特有技術特性，降低網絡部署和網絡運維總體投入成本，通過開源節流來盡快提升虛擬運營商的市場盈利水平。

3 核心網虛擬化架構介紹

3.1 核心網虛擬化架構背景

近幾十年來，移動通信技術發展演進迅速。為了承載不斷提升的用戶需求，運營商也在持續不斷的對網絡進行升級變革。移動通信市場從之前的2G、3G網絡，到目前全面進入了高移動速率的4G LTE網絡時代。核心網作為通信網絡的核心控制層，存在著多種通信網絡技術、協議和設備，使得核心網中網元設備數量較多、種類多樣。同時，互聯網OTT業務對移動運營商也帶來了極大的挑戰。電信運營商為了避免成為管道，都在加速管道智能化和能力開放化，核心網也必須適應這種變革。但是，傳統核心網的架構、技術和建設模式使得核心網在適應這種變革的時候顯得有些力不從心，主要原因可以歸納為以下三個方面：

協議標準化：通信網絡網絡從最初誕生就非常注重標準，甚至由標準推動行業發展。通信網絡漫長的標準化周期，使得新舊技術的共存周期較長。

設備專用化：出于網絡功能和性能方面考慮，通信設備通常使用專有架構，一種網絡功能對應一個設備形態。因此造成無論實現何種業務，無論起始用戶多少，都需要在初期根據預估的規模進行投資。

能力封閉化：傳統電信網絡使應用無法根據需求的差異性來最優配置網絡資源，不能保證網絡資源的最大化利用。

虛擬化技術能夠實現基礎設施資源的靈活共享，對于提升資源利用率和業務部署效率、降低運維成本等方面均有較大好處。

移動核心網引入虛擬化，帶來如下好處：

（1）資源靈活調度

基于虛擬化的網絡技術可以實現資源靈活調度。網絡應用在不同的虛擬機可實現多版本部署，支持不同的用戶、應用共享網絡資源。能夠很好的解決資源無法統一調度的問題，可以有效降低設備投資成本。

（2）網絡規?？焖凫`活調整

網絡虛擬化技術使網絡軟硬件平臺可以通過軟件的自動快速安裝和縮擴容來快速實現網絡規模變化，取代新的硬件部署，提升集成效率。實現網絡規模的靈活快速動態調整。

（3）有效降低運營商采購和運營成本

網絡虛擬化技術引入通用商業服務器替代傳統的封閉時專有電信設備，在網絡建設造價、設備功耗等方面可改善投入較高的局面。硬件和軟件平臺分離使網絡能力部署可在統一的硬件平臺上通過不同的專有應用軟件模塊實現，降低成本。

（4）快速引入新業務

移動基礎運營商的電信基礎網絡需要把能力開放給第三方，通過開發的架構實現新業務的開發，創造新的利潤增長點。通過核心網引入虛擬化NFV（Network Function Virtualization，網絡虛擬化）概念，可以簡化網絡架構，集中部署控制邏輯網元，便于向第三方開放網絡能力。

3.2 核心網虛擬化標準架構

為了更快地推動網絡虛擬化理念和產品實現，2012年10月13家運營商在ETSI組織下正式成立網絡功能虛擬化工作組（ETSI ISG NFV），致力于實現網絡虛擬化的需求定義和系統架構制定。ETSI NFV工作組的主要目標是使各網元在開放的IT平臺上實現功能集虛擬化，以更低的成本、更靈活的運營應對移動互聯網時代靈活多變的業務動態需求，并擺脫對廠家專有硬件系統和封閉軟件平臺的依賴，致力于網絡功能虛擬系統框架定義與設計，同時對關鍵技術進行相關研究并提供相關的差距分析。

由于網絡虛擬化NFV技術顛覆了傳統電信封閉平臺的思想，引入靈活彈性部署資源管理等理念，因此，ETSI NFV提出了全新通用的NFV架構，如圖1所示：

NFV技術主要由3個域構成：NFVI（NFV Infrastruc-

ture，網絡功能虛擬化基礎設施）、VNF（Virtualized

Network Function，虛擬網絡功能）和MANO（Manage-

ment and Orchestration，NFV管理與編排）。

（1）VNF是網元功能的軟件實現，運行于NFVI之上，通過一個個VM（Virtual Machine，虛擬機）實現傳統移動網元邏輯實現。

（2）NFVI包括虛擬計算、虛擬存儲、虛擬網絡，通過虛擬化層對計算、存儲和網絡硬件資源與其相應的虛擬化資源的調度，支持VNF的資源調用，比如COTS服務器、通用交換機等。

（3）NFV MANO在NFV框架中集中了所有虛擬化相關的管理編排功能，實現對NFVI和VNF的管理以及對網絡業務編排。支持虛擬化的物理和軟件資源和虛擬化網絡功能VNF生命周期管理。

NFV概念架構為網絡功能虛擬化在不同場景下的實現和應用提供了理論參考，虛擬化功能模塊和虛擬化模塊間胡同的接口標準也圍繞概念架構進行了一系列的標準制定。

4 典型網絡架構分析

4G時代，MVNO虛擬運營商除了提供有差異化的數據業務之外，還提供高清4G+語音以及更多的增值業務，這也是虛擬運營商提高自身盈利水平的一條出路。圖2為基于核心網虛擬化NFV技術推薦的虛擬運營商MVNO網絡架構。

目前業界COTS硬件服務器比較成熟，包括IT廠家比如HP、Dell、IBM，以及電信設備提供商中興、華為、愛立信、CISCO等都可以提供高性能高集成通用硬件服務器。虛擬化軟件方面也比較成熟，包括收費較高但功能成熟的VMWare、免費開放的OpenStack以及基于OpenStack之上各家自己擴展的虛擬化軟件，比如Redhat、HP等。各大設備提供商和主流移動通訊全球大T運營商也做過很多集成化對接測試研究，包括中國移動、中國聯通、中國電信、沃達豐集團Vodafone、意大利電信集團TI、西班牙電信集團Telefonica、德電集團DT等。在2015/2016年連續兩年巴塞展上，移動核心網虛擬化都是作為熱門技術話題，被各家參展企業進行主題展示，技術成熟度已經接近市場商用要求。

虛擬運營商把自建的Full MVNO核心網、增值業務VAS平臺、網絡運維計費BOSS平臺統一到同一個硬件平臺下，大大節省初期網絡投資及后期網絡運維成本。

最關鍵的是NFV架構提供開放的第三方應用服務器AS，可以很方便快速地引入新業務，提高虛擬運營商的市場競爭力。通過標準接口和開放架構，可以快速引入第三方業務，比如移動支付、智慧城市、智能家庭、大數據分析、廣告定投、智能導航、國際商務套餐等，提升虛擬運營商的業務服務能力，增加業務吸引力，在未來虛擬化市場中扭虧為盈，抓住機遇，開創新局面。

5 結束語

在移動互聯時代，國家通過政策層面給虛擬運營商提供了生存機會。但在實際市場運作過程中，虛擬運營商需要緊跟最新技術，挖掘新技術新應用，勇于創新，通過新技術的便利快速拓寬市場機會。基于網絡虛擬化云化的NFV技術目前已經在全球大T運營商，比如德國沃達豐、德電、美國AT&T、英國BT、西班牙Telefonica、意大利意電、奧地利奧電、法國法電等發達國家和市場的電信運營商中完成了信息收集和理論可行性分析階段、實驗室概念驗證階段、測試局點功能驗證階段，目前已經聚焦在商用設備選型或者商用設備建設階段，而網絡虛擬化用于MVNO也是運營商重點關注點之一。國內中國移動、中國聯通、中國電信以及相關研究院也在進行虛擬化技術概念驗證測試階段，中國移動甚至在陜西移動推出了基于虛擬化的4G語音VoLTE商用，所以基于虛擬化技術的MVNO虛擬運營商網絡建設可以說技術上已經成熟，各方面包括基礎移動運營商、虛擬運營商討論清楚網絡建設責任主題后，盡快推出商用落地方案，對我國虛擬網絡運營方面會有很大的現實意義。而這些需要各方的通力合作和持續創新。

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