移動核心網虛擬化影響和演進探究

彭 楠

（廣東省南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 518038）

眾所周知，在當前數據大爆炸的時代背景下，移動網絡的容量與性能都需要不斷提高才能滿足當前社會發展現狀。移動寬帶業務的快速發展，導致網絡壓力不斷變大，進而數據流量不斷增長，移動運營商想要持續發展，就需要結合實際情況對相關設備進行優化升級，這樣一來無疑增加了維護成本。移動核心網理念的提出與推行，使得網絡設備的利用率得以提高，并且還能夠實現多網融合等功能，為客戶帶來良好的業務應用體驗。

1 移動核心網虛擬化的影響

相較于傳統移動核心網的運行情況來看，虛擬化技術的引進使得不同網絡功能之間可以共同享受底層虛擬資源與硬件資源。在擴容方面，傳統移動核心網的功能實現主要是以網元為單位，通過單板或者整機粒度進行擴容，整體靈活性較差。但是移動核心網虛擬化的應用，支持更細的粒子組件，可以通過生命周期管理方式，使得核心網中的資源粒度得以擴展，擁有較好的靈活性。

在移動核心網的運維方面，傳統移動核心網運維過程中，運維人員需要結合核心網中的網元粒度垂直負責網元的運維工作，移動核心網虛擬化的實現，改變了傳統運維工作中的分工模式，運維人員需要結合核心網中的網元功能以及基礎設置，不斷細化運維工作。移動核心網虛擬化以后仍然需要遵循3GPP規范，采用計費話單形式與現網設備進行對接[1]。

圖1 移動核心網虛擬化場景

在移動核心網性能方面，傳統的移動核心網設備主要采用軟硬件耦合的開發模式，按照核心網運營需求進行設置，保證核心網的各項功能。在移動核心網虛擬化中，虛擬網絡的性能取決于多個方面，包含有移動運營的基礎設備、虛擬化網絡功能等多個層次，因此在應用過程中性能實現方面可能會存在多種瓶頸，導致移動網運營性能受限[2]。下圖為核心網虛擬化運行場景示意圖。

2 移動核心網的現存問題

2.1 移動核心網封閉僵化

在當前現代信息化社會不斷發展過程中，互聯網技術逐漸普及，移動運營商的業務量在此背景下逐漸增加，各種新業務不斷出現。在此情況下，運營商要根據自身情況，不斷引進新型設備，對現有設備進行優化升級，只有這樣才能夠提高設備性能，使得設備能夠穩定運行[3]。但是根據移動核心網的現存情況來看，移動核心網較為封閉并且僵化，不能滿足新業務的對網絡開放性、高效性的需求，為移動核心網的持續運行帶來阻礙。

2.2 網絡設備資源無法共享

典型運營商在完成網絡部署工作后，如果要對網絡設備進行優化升級，那么將會在一定程度上受到設備制造商的制約，因為新業務的關系，各類型新型設備增加，設備之間的業務融合難度較大。再加上不同的網絡設備之間通常情況下都是由不同廠家開發完成，因此擁有自己專用的應用平臺，運營維護管理系統也有所不同，因此設備無法實現資源共享[3]。

2.3 網絡部署缺乏彈性

通常情況下移動核心網在運營過程中無論是在容量擴充還是縮小方面，流程都較為復雜，需要從硬件安裝、軟件配置等方面考慮，因此核心網的網絡部署周期普遍較長，需要大量的人力資源與物力資源支持。這一現象導致移動核心網的部署沒有彈性，設備本身的擴展性受到限制，進而無法滿足業務量增長的需求。

3 移動核心網虛擬化需求

3.1 大容量

根據當前移動核心網的發展情況來看，數據流量的增長在一定程度上也增加了網元的容量與數量。當數據量突發、終端與網絡交互頻繁以及永遠在線的情況下，對于移動核心網而言，除了空口資源會受到一定限制之外，核心網內部控制面板信令的處理以及用戶面的數據信息轉發等，都可能會對核心網的運行帶來一定挑戰。因此，核心網在運行過程中一定要擁有足夠的容量進行應對，才能確保自身穩定運行。

3.2 低能耗

在核心網運行過程中，管理問題、能耗問題日益突出，核心網只有根據業務量的變化對核心網網絡資源進行調整，才能使得核心網整體運行得到優化，避免核心網低效運行。在不同的時間段，核心網對網絡資源的占用是動態變化的。例如，在夜間某個周期性的時間段，在辦公地、集會場等周期性的場所，網絡可能會出現峰值與谷值的交替，如果按照核心網運行時的流量峰值配置網絡資源，在流量谷值會導致移動網設備出現空閑浪費現象。基于此，想要降低移動核心網的運行能耗，就要從網絡的實際使用情況入手，有針對性的增加或者減少網絡資源的應用，對于降低能耗，提高移動核心網管理效率有著十分重要的意義[4]。

3.3 可持續

目前，想要在移動核心網快速引入網絡新功能，工作人員通常會通過IT虛擬化以及應用軟件化，使得網絡功能實現快速引入。虛擬化技術的應用帶來的管理智能化、功能軟件化這一趨勢，在很大程度上提供了移動核心網網絡部署的靈活性。在虛擬化的網絡環境中，網元演進可以為軟件，能夠在虛擬資源直接開展擴容、加載、縮容以及靈活調度，最終使得網絡新功能的推出時間得以縮短。在選用硬件方面，移動核心網要選擇通用硬件，使得設備能夠實現統一化以及資源共享。在運行過程中，通過統一的自動化運維管理，使得運維管理質量與效率得以提升，在根據網絡運行負載情況對系統進行擴容、縮容，避免能耗過多，為移動核心網實現可持續發展奠定堅實的基礎。

4 移動核心網虛擬化的演進

由于網絡虛擬化是網絡未來的發展方向，移動核心網虛擬化引入的過程中，可以考慮從小規模或者特殊應用內部署、驗證虛擬化的移動核心網。在此過程中可以從企業的物聯網切入。首先可以對物聯網中的相關數據信息進行特殊處理，通過設立單獨APN的方式，啟用虛擬化EPC承載相關業務。其次可以通過虛擬化技術針對業務情況靈活擴容、縮容，最終達到高效利用資源的目的。

在移動核心網虛擬化技術逐漸成熟的情況下，再考慮將該技術進行逐步推廣應用，有規模的擴大移動核心網的應用范圍。

首先，在移動核心網中，控制面的主要作用是處理相關信令和狀態機計算，因此可以利用芯片以及通用服務器的計算性能進行完成。在將控制面虛擬化之后，需要引進硬件設備，不但堆疊設備才能滿足信令要求。此外，還可以通過移動核心網的管理功能與編排功能，使得移動核心網實現自動化調動與部署，進而提高移動網絡本身的自動化程度。基于此，我們可知在實現移動核心網虛擬化的過程中，第一階段是要通過控制面網元實現虛擬化，對編排系統等進行集中管理，與傳統移動網實現兼容。工作人員需要注意的是在推廣過程中要始終結合實際情況，有計劃的分階段實施。從核心網的演進需求，虛擬化技術的成熟程度以及運動核心網的自身特點，分階段對移動核心網虛擬化技術進行引進。以免對移動核心網的應用帶來影響[5]。

其次，因為移動核心網中的通用服務器以及芯片存在用戶數據轉發等性能短板，因此在實現移動核心網虛擬化的過程中，需要充分考慮到轉發性能需求，基于此，可以考慮在第二極端對移動核心網用戶面網元實現虛擬化，對其轉發性能不斷優化，與傳統網元實現兼容。

5 結束語

綜上所述，在傳統的移動網絡中，一直以來都是低彈性、高可用的封閉系統，而網絡虛擬化技術的出現與應用，使得傳統思路被打破。移動核心網虛擬化技術的實現，使得核心網的敏捷性以及自動化管理不斷提升，無論是部署周期還是擴容周期都在縮短，最終實現自動化、彈性靈活的移動網絡，為移動運營商實現持續發展打下堅實的基礎。