探析网络虚拟化技术在网络优化中的应用

李秋菊 李淑英 杨庆 丁元良

摘要：互联网技术的快速发展与普及，引发了一场通信产业革命，国内电信运营商不断推出新型业务模式，改进网络架构体系，引进网络虚拟化技术，力图为广大客户提供更加快捷方便的网络通信服务，运营商通过借助此技术对网络系统基础功能进行优化升级，拥有对网络设备实施实时监管能力，缩减了企业运营成本，极大地提高了系统效率，有效避免了网络拥塞问题发生。网络虚拟化技术的应用为通信产业创造了新的增长点，运营商也随之获得了广阔发展空间。鉴于此，本文就网络虚拟化技术在网络优化中的应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：网络技术;虚拟化;优化模式

1.虚拟化技术的优势

更高的资源利用率：虚拟可支持实现资源池和物理资源的动态共享，特别是针对那些平均需求远低于需要为其提供专用资源的不同负载。降低管理成本：减少必须进行管理的物理资源的数量;隐藏物理资源的部分复杂性;通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务。提高使用灵活性：通过虚拟可实现动态的资源部署和重配置，满足不断变化的业务需求。提高安全性：虚拟可实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，这些特性可实现对数据和服务进行可控和安全的访问。更高的可用性：虚拟可在不影响用户的情况下对物理资源进行删除、升级或改变。更高的可扩展性：根据不同的产品，资源分区和汇聚可支持实现比个体物理资源小得多或大得多的虚拟资源，这意味着您可以在不改变物理资源配置的情况下进行规模调整。互操作性和投资保护：虚拟资源可提供底层物理资源无法提供的与各种接口和协议的兼容性[1]。改进资源供应：与个体物理资源单位相比，虚拟能够以更小的单位进行资源分配。与物理资源相比，虚拟资源因其不存在硬件和操作系统方面的问题而能够在出现崩溃后更快地恢复。

2.网络虚拟化技术的主要架构和技术特性研究

2.1网络虚拟化架构系统研究

网络功能虚拟化系统中最重要就是作为虚拟化运行单元的VNF，新型VNF拥有即时编程和动态调节能力，能够保证NFV展现最佳功效，不同制造商设计的NFV和VNF系统的基本接口标准与安全协议内容不一致，必须由电信运营商进行调试后再进行大规模部署。NFV标准化通用服务设施逐渐替代了老旧的专用服务平台，在NFV的核心架构体系中，MANO肩负着规划服务步骤、分解网络服务业务的任务，通过对虚拟网络和底层基础设备资源的调度，保证NFV服务的质量与速度。虚拟化网路使用虚拟机替换了原有网络系统中的绝大多数物理构件，数据存储、网络连接、基础计算设备等物理资源在虚拟化后被转化为网络资源，其中被用来支持和组建VNF虚拟运行单元的一部分网络资源就是NFVI，NFVI的基本特性在于虚拟化网络架构，为满足设备组网需求，为随时调用上层模块供给足够的虚拟资源，NFVI必须有能力调配基础的虚拟化基础设施资源支持多个VNF同步运行，电信运营商可采用OpenStack架构部署NFVI虚拟化服务系统[2]。虚拟化网络系统的网络运营服务层包含OSS和BSS两大基础模块系统，OSS部分保留了原有的物理设备管理功能，BSS负责为OSS提供相关维护服务，例如日常经营、成本核算、客服等工作。

2.2现阶段虚拟化网络架构体系的主要技术特性分析

在新型网络基础设施虚拟化体系中，单一的计算机终端能够以单独形式或多台并行形式提供系统基础硬件服务。不同的虚拟机连接的系统和功能模块以及自身硬件设备都拥有较高的独特性与差异性，因此系统内的各个基础设备绝对不会发生互相冲突或挤占网络通道的问题。NFV系统架构内部拥有一个系统性的虚拟化网络资源配置平台，管理对象包括多层次的技术协议和各类承担系统基础服务功能（计算、传输、联网、储存等）的内部构件，不同构件间可互相支持，系统资源可受运营商控制流向，可随时转向需要基础设备支持的领域[3]。

3.网络虚拟化技术对网络优化模式的改变

3.1多制式网络中的多样化问題

电信运营商的多制式网络存在多样化的问题，在对网络进行优化的过程中，普遍存在以下问题：（1）网络构架复杂，多网络融合构架包括4G，5G和WLAN等多个无线接入网和核心网使网络改造复杂。（2）数据分流压力大，多网络融合中数据分流机制要求用户面数据能够灵活高效地在不同接入网传输，将各接入网络底层传输影响最小化。（3）连接与移动控制性要求更高，4G、5G、WLAN网络并存，各个网络在运行的过程中，会存在一定程度的干扰，同时网络优化措施较为单一。

3.2网络优化模式的发展过程

3.2.1第一阶段

在该阶段中融入了对智能运维网的使用。实现网络设备及连接控制的软硬分离，集中管理、动态调度各种资源，提供更灵活的网络功能设计和结构规划空间，使得集中化、均质化成为可能，从而实现基于全量信令的采集的网络优化工作，并通过自适应等新功能实现网络的自动优化。

3.2.2第二阶段

在该阶段中融入了对私人定制网络的使用，通过网络虚拟化技术呈现了一个高度灵活、可编程的网络，能够实现与精细化的运营机制相匹配的网络配置定制化和业务推动定制化，增强了网络的自动化能力，大大减轻传统运营维护的压力，提升运营维护的效率[4]。

3.2.3第三阶段

在该阶段中融入了对新型开放网络的使用，主要用于测量网络容量以及相关的指标趋势。同时在该阶段中，基于对新型开放网络的使用，相关的数据信息得到了开放。原有网络优化模式依靠网络虚拟化技术。现在由以网络设备为单元，依靠管理平台收集、监管、呈现网络状态，保障网络质量转变的维护型网络，优化为依靠软件实现层次化自动运维服务，通过迭代开发不断提升服务能力的服务型网络。

3.3未来的网络优化模式

预计，在未来网络的新型架构中将以数据中心为基础，各数据中心以云计算技术进行组织并放置NFV虚拟化的通信网元，各数据中心间通过以SDN技术实现调度的IP承载网络进行连接。由此可见，未来网络优化模式发生的根本性变化将围绕以下三个方面，详细技术特点介绍如下。

3.3.1传统机房改造为数据中心，机房内采用云计算技术组织

（1）技术方法X86架构虽然在转发数据这一方面不具有较高的优势，但在逻辑处理方面具有一定的适用性。（2）技术特点软件加速：通过DPDK实现不经过VM内核处理直接访问，最大程度发挥通用服务器的能力。硬件加速：通过内嵌在网卡NIC的专用芯片卸载CPU的数据处理，提供更高的转发能力。

3.3.2传统通信网元通过NFV虚拟化技术实现软件化

（1）技术方法NFV将传统通信网络设备功能软件化，通过特定的虚拟化技术，基于IT通用的计算、存储、网络硬件设备实现电信网络功能，NFV将实现传统电信产业与IT产业的深度融合。（2）技术特点虚拟化：采用开放的Hypervisor软件层以及资源管理软件，从而完成硬件和软件的分离。通用化：硬件的IT计算以及存储等方面都严格依照相关标准。云端化：能够有效的完成虚拟资源配置。自动化：能够和SDN进行融合，在基于对SDN这一技术使用的基础上，完成对网络的配置[5]。

结语

为了占据市场优势地位，为通信行业创造发展空间，电信运营商必须尽快使用虚拟化网络技术优化网络服务系统，提高服务质量和反应速度，引进云计算服务设备，采用最新的虚拟化架构模式。

参考文献：

[1]陶志勇，张锦，阳王东，何先亮.基于云计算的虚拟化技术在企业网络中的应用[J].计算机系统应用，2018，27（07）：84-89.

[2]陈斌源，纪立恒.虚拟化技术在气象信息网络中的应用研究[J].信息记录材料，2018，19（07）：58-59.

[3]纪立恒，黄丹梅，陈斌源.虚拟化技术在气象信息网络运行中的应用分析[J].数字技术与应用，2018，36（03）：224-225.

[4]高永国，郝柽，邓津，张鹤群.IRF虚拟化技术在地震核心网络改造中的应用[J].华北地震科学，2018，36（01）：31-35.

[5]张健.虚拟化技术在网络信息管理中的应用[J].无线互联科技，2018，15（02）：114-115.