虚拟化技术的核心网络的现状研究
摘要：信息技术和网络技术的发展，为人们的生活带来了极大的便利。虚拟化技术的开发和应用使核心网络运行更加的高效和稳定，具有十分重要的意义。文章对核心网引入虚拟化技术的必要性进行分析，介绍基于虚拟化技术的核心网络构建的关键技术，对核心网虚拟技术的主要问题进行研究和探讨。
关键词：核心网；虚拟化技术；关键技术
中图分类号：TN915.0 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0230-02.
随着信息技术和网络技术的不断发展，网络成为社会发展和 人们生活中不可或缺的一部分，为人民信息资源的访问和利用提供了极大的便利。虚拟化技术的开发和应用为核心网的运行提供了一个虚拟的运行空间，在扩大硬件容量的同时使核心网的运行更加稳定和可靠，使网络资源的利用率得到明显的提高。本文即对基于虚拟化技术的核心网络现状进行分析，从关键技术和主要问题两方面来研究和讨论核心网虚拟化技术的应用。
1 核心网络引入虚拟化技术的必要性分析
在运营商多个网络中都存在核心网，网络布网大多采用垂直模式，而这种布网模式普遍存在着硬件资源在不同网络之间不能实现共享的弊端。即使在同一个网络内部的硬件资源，也不能在设备之间实现资源的共享，更谈不上相互之间的资源调度了。这样就造成了网络规模具有很大的局限性，不能根据业务需要进行适当的缩减调整，这也是一直以来困扰运营商的主要问题之一。虚拟化技术在核心网络中饮用使资源的调度更加灵活，很好地解决原有网络资源各自独立的弊端，使硬件资源利用率得到有效的提高，进而提升用户的业务体验。新业务要在现网上发布，需要经历一系列的流程才能得以实现。核心网引入虚拟化技术后可以有效的缩短新业务发布的流程，可直接利用核心网资源实现新业务测试环境的搭建，并通过调度硬件资源缩短设备采购的周期，并具有直接对网源软件进行自动安装、配置数据的能力，大大缩短新业务的部署周期，从而提升运营商的市场竞争力。核心网引入虚拟化技术，使得核心网功能实现的硬件平台得以统一，资源利用率得以提高，进而有效降低了 CAPEX。同时，原有的通用服务区硬件平台被虚拟化软件所取代，有效节省了成本上的投入，但是相对来说，引入虚拟化技术后，降低 OPEX 的效果较之降低 CAPEX 的效果更为显著。 2 虚拟化技术的核心网络的网络架构及关键技术2.1 网络架构基于虚拟化技术的核心网络架构，以移动核心网络为例，其分为两个主要部分，即硬件层和虚拟层。硬件层主要包括各种硬件资源，如网络硬件、计算机、存储硬件等。虚拟层额范围功能和管理两个部分组成。其中虚拟功能部分是以虚拟网络功能为主题，利用不同的软件对不同的网络功能加以实现；虚拟管理部分包括虚拟化的网管、设施管理、编排器等部分，主要负责虚拟化网络管理的实现。基于虚拟化技术的核心网络对原网络的网元功能和接口的技术要求保持不变，其改变主要体现在硬件平台的改变，使硬件及软件能够在统一的平台上实现。
图 1 虚拟化技术流程
2.2 关键技术
2.2.1 叠加组网技术
叠加组网技术的应用能够在原有网络基础框架的基础上，无论大幅更高即可实现网络应用的承载，而且还能够与其它核心网络业务保持各自独立的状态。叠加组网技术的主要技术包括虚拟可扩展局域网和通用路由封装。其中虚拟可扩展局域网技术利用MAC-in-UDP封装在三层网络基础上叠加二层的网络，从而使移动核心网络虚拟化得以实现，是交换机限制访问的问题得到缓解。同时在虚拟化核心网络中二层网络的构建可通过路由封装隧道协议来实现，但是目前此技术的应用还处于初级阶段，需要在日后不断研究和实践中得以完善。
2.2.2 虚拟资源调度技术
虚拟化资源调度技术的应用的主要功能在于对网络中的各种资源，包括业务功能和业务流量进行虚拟化和资源灵活调度，具体表现在对网络虚拟化流量调度和业务链的调度。其中对于流量的调度主要是将流量的计算和调度利用集中式的路由来实现，其有效改善了传统分布式路由在选路方面所具有的路由限制的弊端，能够是网络中流量始终保持均衡的状态，为核心网的结构优化奠定良好的基础。在虚拟化核心网络中，同样存在着由多个业务功能点形成的业务链。虚拟网核心网中的业务链技术主要功能在于对流量灵活的调度，满足业务功能处理点对流量的需要，满足用户的网络需求。
2.2.3 虚拟集群技术
虚拟集群技术就是运用虚拟化技术对网络内部中的一些部件重新进行逻辑组合，以满足不同运营管理的需求。从目前的应用情况来看，虚拟集群技术分为两种：第一种为同构式虚拟集群技术，此技术能够对平面扩展实行有效的控制，进而对类型相同的设备统一进行转化，形成一个虚拟化的逻辑设备，在此基础上，通过资源控制器可实现对多个设备同时进行控制和管理，是资源调度更加具有灵活性，实现资源共享；第二种为异构式虚拟集群技术，相较于第一种类型而言，此种技术主要是对类型不同的设备加以整合，从而使网络中设备管理的数量得到精简，提高核心网业务效率。
3 基于虚拟化技术的核心网主要问题
3.1 标准化问题
基于虚拟化技术的核心网主要体现在硬件方面的虚拟技术的应用，这就造成网络架构从硬件实质上发生了变化。新的网络架构具有新的网络逻辑和功能单元，而相应的在功能单元之间也产生了新的接口。在虚拟化核心网环境下，对于新的接口首先要对其标准化问题加以明确。虽然网元间的接口仍保持原有的协议，但是在交换流程上可能会产生一些变化。如 ETSI 的 NFV 组织提出的框架、接口等需要与其他标准化组织接轨，完成虚拟化架构下核心网的标准化工作。因此，标准化问题，是虚拟化核心网的首要问题。
3.2 可靠性和安全性问题
传统网络因业务的需要和运营监管的要求，可靠性要求在 99.99999%。基于虚拟化技术的核心网能够同样可靠还有待检验。虚拟化核心网的硬件设备是在通用服务器的基础之上的，与原硬件相较而言，在可靠性方面略逊一筹。但是虚拟化核心网网元间处理仍然保持本身具有的冗余备份意外还能够进行分布式的存储和计算。倘若底层资源有故障出现，所执行的计算任务可以自动向其它 VM 转移，这在一定程度上提高了可靠性。加上核心控制层对硬件资源的调动氛围更大，这对于提升系统的可靠性也是十分有利的。从安全性的角度来说，目前搜采用的解决方干已经通过多级认知，为资源使用的合法性提供了有效的保障。同时虚拟资源是各自独立的，相互间不存在影响，这对于安全性的提升也是十分有利的。
3.3 性能问题
基于虚拟化技术的核心网络增加虚拟成呢过，这对其网络性能可能会造成一定影响。性能影响的问题的原因主要源自于内存 I/O。虚拟模块是为 IT 环境的建立而服务的，越多的网格服务和数据业务，也相应的需要更多的缓存。目前在行业内普遍采用DPDK或者采用特殊制定的内存来提升性能指标。对于大数据业务的处理，虚拟化技术的核心网络能够在性能方面满足用户需求还需要在实践中加以验证。
3.4 资源调度和编排问题
与传统网络相比，基于虚拟化技术的核心网络无论在网络规划方面还是网络部署方面都有很大的不同。从目前应用的情况来看，传统核心网的规划以直接根据业务量测试网络容量，确定网络拓扑和网元数量的方法为主。虚拟化核心网是根据业务量利用编排器自动对 VNF 进行编排和规划，在进行 VM 的规划。虚拟化架构中业务编排模式需要进行研究，理顺架构的管理及协调层中各个逻辑功能的功能及其协调工作机制。
参考文献：
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