摘要：随着互联网的快速发展和应用，我国几大运营商进入了互联网虚拟时代，由于之前的移动核心网存在大量专用设备，专用设备部署周期长，竞争力低下，导致运营商的资本性支出和运营成本居高不下。移动核心网虚拟化技术能够很好的解决这一问题。因此，如何打破专用设备的封闭性，部署网络虚拟化的核心技术，对移动核心网的演进变得非常重要。本文拟就移动核心网的虚拟化演进趋势进行探讨，对网络虚拟化的引入对移动核心网各个方面的影响进行综合的分析和总结，总结出移动核心网虚拟化未来的演进趋势。
关键词：移动核心网；演进；虚拟化
一、移动核心网存在的主要问题
随着互联网的发展，全球进入了互联网时代，互联网信息呈爆炸式增长，加上智能终端、电子支付的普及，用户对带宽的需求也在不断提高，然而运营商新建和改造网络设备的投资和成本一直居高不下。加上现在正流行OTT业务，越来越多的互联网公司选择越过运营商直接发展基于开放互联网的各种视频及数据服务的业务，使得运营商的收益增速远远低于流量增速。如何降低运营成本、管理成本，提高利益增速，是运营商面临的关键问题。
简单来说，运营商面临的主要问题其实就是移动核心网专用设备自身性质带来问题。一直以来，移动核心网的网元都是具有特定用途的专用设备。从传统的使用专用设备的方面来说，当网络需要扩容或者增加新功能的时候，往往需要增加新的硬件设备，这需要更大的机房和更多的维护费用，在当前互联网爆炸式发展的时代，运营商对专用设备的需求数目可想而知。且专用设备领域准入门槛高，成本高昂，限制了创新与竞争。运营商缺少议价空间，且不同用途的硬件设备来自不同的厂商，彼此之前并不能通用。而且这些硬件有一定的使用周期，在需要升级的时候只能替换新的设备。当运营商完成业务的部署后，其后续的升级将主要受制于设备厂商。运营商想要开发新业务的前提是必须有新设备的开发。这就导致了目前运营商专用设备种类多，业务融合难、资源共享难等问题。这也是前面提到的运营商投资成本、运营成本居高不下的原因。而且，即便这些专用设备具有高稳定性、高可靠性等特质，在日新月异的今天，传统的专用设备也难免存在僵化等问题，很难应对新的网络形势。因此移动核心网虚拟化是势在必行的。
二、移动核心网的需求
随着流量的增长，网元的数量、容量也在增长、在高数据量突发、永远在线、终端和网络之间交互频繁等等复杂情况下，对于移动网络来说，除了空口资源受限制之外，控制面信令的处理，用户数据的转发等都可能对网络的处理能力提出挑战。
面对日新月异的新功能的开发。运营商的能耗问题和管理问题也需要网络能够根据业务的动态变化相应的调整网络资源的使用，优化网络的运行和管理。不同的时段和区域，对网络资源的占用可能是动态变化的。拿新媒体社交平台微博客户端来说，当有比较引人关注的事情发生，如明星曝光恋情或重大的国际国内新闻时，微博瞬间的流量就会达到一个峰值，前段时间明星鹿晗恋情的曝光，使得新浪微博客户端陷入了瘫痪状态，很多用户反映无法进行正常的浏览和搜索。新浪总部不得不紧急从别处借用设备，网络工程师也在各处加班加点的进行扩容，这才使得微博恢复了正常使用。随着互联网的发展，类似这样的事情以后还会有很多。还比如在夜里的某些时段或者是公共场所、办公场所等区域，网络的流量会随着时间出现周期性的峰值和谷值。若运营商始终按照峰值配置网络，在流量处于谷值时，许多网络设备空闲会导致资源浪费，若始终按照谷值配置，则会出现类似上述微博客户端崩溃等问题，没法满足用户的需求。因此从节约资源和便于管理的角度来看，如果能根据网络的具体使用情形，动态地、灵活地增加或减少配置，是具有十分重大的意义的。
因此，通过互联网虚拟化技术可以使得功能软件化，从而使得管理更加智能，设备也可以通用。利用网络虚拟化技术，可以将网元做成软件，在虚拟资源上进行加载，软件比硬件的便利在于其灵活性，我们可以在虚拟资源上直接进行扩容或者缩容，灵活地进行调度。同时，功能软件化使得对网络资源的管理更加智能和灵活，通过对峰值和谷值配置多少网络资源区间的设置可以减少管理的成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一开发使得网络新功能的开发时间和开发成本大大缩短，降低运营商的运行成本和管理成本。还能极大的提高网络部署的灵活性。能更好的应对网络时代对网络新功能的要求。
同时在这种条件下，运营商也不需要从多个设备制造商处购买功能不同的专用设备，可以集中采购同一种可以安装功能性软件的设备，这样可以实现设备的通用进而实现资源的共享，减少机房和设备维护费用，通过自动化的运行和维护和统一的管理，可以提升效率，降低成本。这会使得运营商的投资成本大大降低，且不再受制于设备制造商。能更好的根据市场和用户的需求开发新功能新业务，紧跟时代步伐。
三、移动核心网虚拟化的演进趋势
目前移动网络已经从2G、3G发展到第四代网络，即4G网络。目前我国正在开发第五代核心网络。移动核心网的虚拟化未来的演进趋势就是功能软件化、管理智能化、设备通用化。但是就目前虚拟化技术的成熟程度和网络设备改造的成本、风险、复杂性等各种不确定因素，短期内网络还不适宜进行虚拟化的大规模设置和部署。但可以在小范围内进行试点和验证。例如在企业或某行业范围内进行小规模的设置和部署。企业内网对网络性能弹性的要求很大。在工作日，企业对网络的需求比较高。在业务繁忙时进行扩容，在业务低潮时缩容，可以高效利用网络资源，避免高能耗。虚拟化技术在这些试点行业和领域成熟后可考虑逐步扩大推广，将应用的范围扩大。在引入虚拟化技术时，也应该做好计划，分阶段部署实施。根据技术的成熟程度和应用特点逐步引入改进。
首先是要对移动核心网控制面的网元实现虚拟化，这是最关键的步骤，这是有效改变传统通用设备不灵活、运维成本高等问题。引入虚拟化技术，就是利用通用的芯片和服务器，加载功能性软件，这样可以实现灵活自动的部署和调度，提高网络弹性。使得专用设备能实现通用，减少投资成本。
其次，长期优化用户面的网元软件架构，引入高速度加速的机制满足用户对高速度处理的需求。目前正大范围使用的4G核心网络比之前的第二代第三代在处理速度方面就有了明显不同。
最后考虑的事对移动核心网进行控制和转发的分离，提高移动核心网弹性的同时提高网络转发的收敛性。满足网络扁平化的演进方向。
核心网络虚拟化的部署设置可采用由易到难得演进形式。多层次多方向虚拟化演进，直至替代以传统专用设备为主的核心网。
四、结语
传统的电信网络可用度和可靠性强，但是弹性比较低，运营和管理成本较高，在互联网日益发展的今天，逐渐落后于时代，很难应付互联网信息大爆炸带来各种各种的问题。OTT业务的出现也给传统的电信网络带来了挑战，电信运营商面临的形势越发严峻。如果跟不上时代就只能被时代所抛弃，而互联网领域的网络虚拟化技术却颠覆了传统电信网络的思路，它通过功能软件化，管理智能化，解决了传统核心网设备繁多，运营维护成本高昂，长期受制于制造商的局面，能帮助运营商在网络新功能方面掌握主动权，根据市场动向和用户需求进行网络新功能的开发，而不是等待制造商生产新的设备。移动核心网虚拟化技术扩大了网络弹性，大大缩短了设置周期。从而降低了运营商成本，有利于移动核心网的发展。移动核心网演进的前景比较明朗，但是现在由于虚拟化技术还不够成熟，移动核心网设备的升级改造还需要综合考虑多方面的因素，因此移动核心网的虚拟化还需要逐步分阶段进行，先试点再推广。只有先期准备完备充足，移动核心网虚拟化的演进才能更加顺利，才能切实满足运营商的需求。因此虚拟化的演进趋势是渐进的，但未来应用前景是广阔的。
参考文献：
[1]薛淼，朱斌，移动核心网网络虚拟化研究与探讨[J].中国通信学会信息通信网络技术委员会2013年年会论文稿.
[2]苗杰.移动核心网虚拟化影响和演进分析[J].
[3]赵河，华一强，郭晓琳.NFV技术的进展和应用场景[J].邮电设计技术，2014（6）：62-67.
论文作者:黄旭亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：网络论文; 核心网论文; 互联网论文; 运营商论文; 专用设备论文; 成本论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第21期论文;