國之重器出版工程 網絡功能虛擬化：NFV 架構、開發、測試及應用

李素遊，北京郵電大學信息與通信工程學院研究生，主要從事NFV、SDN、MEC相關技術與應用研究。
壽國礎，北京郵電大學信息與通信工程學院教授、博導，主要研究方向為下一代接入網與移動互聯網。

第1章NFV概述1 
1.1 NFV概況1 
1.1.1 NFV的發展背景1 
1.1.2 NFV的優勢3 
1.1.3 NFV組織4 
1.1.4 NFV行業發展概況8 
1.2 NFV特性9 
1.2.1可移植性9 
1.2.2性能9 
1.2.3伸縮10 
1.2.4彈性和穩定性10 
1.2.5安全11 
1.2.6服務持續性11 
1.2.7管理和編排12 
1.2.8多廠商間的互操作性12 
1.2. 9可操作性12 
1.2.10能源效率12 
1.2.11兼容性12 
1.3 NFV技術基礎12 
1.3.1標準服務器12 
1.3.2虛擬化技術13 
1.3.3雲計算14 
1.3.4軟件定義網絡（SDN） 15 
1.3.5開源軟件16 
1.4 NFV挑戰17 
1.4.1性能問題17 
1.4.2虛擬網絡功能間的連接問題17 
1.4.3網絡安全問題18 
1.4.4 NFV的標準問題18 
1.4.5系統集成問題19
1.4.6運營商業務引入NFV問題19 
第2章NFV體系架構20 
2.1 NFV設計目標20 
2.2 NFV系統結構22 
2.3 NFV參考架構23 
2.3.1 NFVI 23 
2.3.2 VNF 24 
2.3.3 NFV MANO 26 
2.3. 4服務、VNF以及基礎設施描述符29 
2.3.5 EM 29 
2.3.6 OSS/BSS 30 
2.3.7參考點30 
2.4網絡功能虛擬化33 
2.4.1網絡功能虛擬化的實現33 
2.4.2 VFBs映射到HFBs的功能塊方法35 
2.5 NFV域37 
2.6 NFVI域39 
2.6.1 NFVI目標39 
2.6.2 NFVI域40 
2.7 NFVI和雲計算43 
2.7.1雲計算的基本特徵應用於NFVI 43 
2.7.2雲計算的服務模式應用於NFVI 45 
2.7.3雲部署模型應用於NFVI 45 
第3章SDN與OpenDaylight 47 
3.1 SDN架構47 
3.1.1數據轉發層48 
3.1.2控制層49 
3.1.3應用層50 
3.2 SDN控制器51
3.2.1 NOX/POX 51 
3.2.2 Floodlight 52 
3.2.3 Ryu 52 
3.2.4 OpenContrail 52 
3.2.5 OpenDaylight 52 
3.2.6 ONOS 53 
3.2.7其他類型控制器53 
3.2.8多控制器模型53 
3.3 SDN南北向接口55 
3.3.1 SDN北向REST接口55 
3.3.2 SDN南向接口與協議58 
3.4 OpenDaylight控制器60 
3.4.1 OpenDaylight架構60 
3.4.2 OpenDaylight工作流程分析61 
3.4.3 OpenDaylight版本62 
3.4.4 OpenDaylight與OpenStack 63 
3.5 OpenDaylight中部分重點項目64 
3.5.1數據建模語言YANG 64 
3.5.2 L2Switch項目67 
3.5.3功能服務鏈項目69 
3.6 SDN與NFV 72 
3.6.1 SDN與NFV的關係72 
3.6. 2 IEEE SDN/NFV的標準化73 
3.6.3 NFV架構中的SDN 74 
第4章云管理平台OpenStack 76 
4.1雲管理平台76
4.1.1雲管理平台功能76 
4.1.2主流的雲管理平台77 
4.2 OpenStack發展歷程77 
4.3 OpenStack架構79 
4.4 OpenStack核心組件80 
4.4.1計算（Nova） 82 
4.4.2網絡（Neutron） 84 
4.4.3對象存儲（Swift） 85 
4.4.4塊存儲（Cinder） 88 
4.4.5認證（Keystone） 89 
4.4.6鏡像服務（Glance） 91 
4.4.7界面（Horizo​​n） 91 
4.5 OpenStack與NFV 92 
第5章OPNFV 96 
5.1 OPNFV簡介96 
5.2 OPNFV與NFV產業97 
5.2.1 OPNFV目標97 
5.2.2 OPNFV對NFV產業的推進作用97 
5.3 OPNFV架構98 
5.3.1 OPNFV架構98 
5.3.2 OPNFV其他組件99 
5.3.3 OPNFV模塊交互接口102 
5.3.4 Arno版本103 
5.3.5 Brahmaputra版本104 
5.3.6 Colorado版本106 
5.4 OPNFV安裝107 
5.4.1安裝方式107
5.4.2安裝過程介紹107 
第6章NFV系統測試111 
6.1 NFV系統測試原理和方法111 
6.1.1測試需求分析111 
6.1.2測試方法113 
6.1.3平台測試114 
6.1.4業務測試119 
6.1.5系統可用性測試122 
6.2 NFV系統測試分析125 
6.2.1平台測試方案125 
6.2.2平台測試結果分析128 
6.2.3業務測試方案130 
6.2.4業務測試結果分析132 
6.3 OPNFV Functest測試134 
6.3.1 Functest配置引導135 
6.3.2 Functest使用引導139 
6.3.3執行Functest測試144 
第7章NFV應用場景146 
7.1網絡功能虛擬化基礎設施即服務（NFVIaaS） 146 
7.1.1概述147 
7.1.2虛擬化目標149 
7.1. 3虛擬化網絡功能的共存150 
7.2虛擬網絡功能即服務（VNFaaS） 150 
7.2.1動機150 
7.2.2描述151 
7.2.3 vE-CPE 151 
7.2.4虛擬化目標152
7.3虛擬網絡平台即服務（VNPaaS） 153 
7.4 VNF轉發圖（VNF-FG） 154 
7.4.1動機154 
7.4.2描述155 
7.4.3虛擬化目標157 
7.5移動核心網虛擬化158 
7.5.1動機158 
7.5 .2描述159 
7.5.3虛擬化目標159 
7.5.4物理和虛擬化網絡功能的共存160 
7.6移動基站虛擬化162 
7.6.1動機162 
7.6.2描述162 
7.6.3虛擬化目標163 
7.6.4物理和虛擬化網絡功能的共存164 
7.7家庭網絡虛擬化164 
7.7.1動機165 
7.7.2描述165 
7.7.3物理和虛擬化網絡功能的共存166 
7.8虛擬化內容分發網絡（vCDN） 168 
7.8.1動機169 
7.8.2描述169 
7.8.3虛擬化目標170 
7.8.4物理和虛擬化網絡功能的共存170 
7.9固定接入網絡功能虛擬化171 
7.9.1動機171 
7.9.2描述171 
7.9.3挑戰172 
7.9 .4虛擬化目標173
7.9.5物理和虛擬化網絡功能的共存173 
第8章5G中的NFV/SDN 175 
8.1 5G發展背景175 
8.2 5G研發進展176 
8.2.1 5G的標準組織176 
8.2.2各國政府及組織對5G的支持178 
8.3 5G網絡的需求和挑戰179 
8.4基於NFV/SDN的5G網絡架構設想181 
8.4.1 NFV/SDN在5G中的優勢181 
8.4.2基於NFV/SDN的5G網絡架構設計182 
8.5 5G網絡架構183 
8.5.1 NGMN 5G網絡架構183 
8.5.2 IMT-2020 5G推進組網絡架構184 
8.5.3移動5G網絡架構187 
8.5.4聯通5G網絡架構189 
8.5.5電信5G網絡架構189 
第9章NFV與移動核心網192 
9.1基於NFV的核心網演進193 
9.2 IMS網絡虛擬化系統架構研究（中國移動） 194 
9.2.1虛擬化IMS網絡系統架構194 
9.2.2虛擬化IMS網絡主要接口195 
9.2.3虛擬化IMS網絡主要設備及設備形態研究195 
9.3 EPS業務鏈虛擬化方案研究（華為） 196 
9.3.1業務鏈架構196 
9.3.2業務鏈關鍵功能模塊與接口197
9.4 NFV開源軟件198 
9.4.1 EPC/IMS開源軟件198 
9.4.2虛擬路由和交換199 
9.4.3其他開源網絡設備200 
9.5 NFV開啟現網試點200 
9.5.1 AT&T 200 
9.5.2中國移動200 
9.5. 3中國聯通201 
9.5.4中國電信201 
9.5.5相關報導202 
第10章NFV與移動邊緣計算（MEC） 203 
10.1背景203 
10.2 MEC工作原理及優勢204 
10.3 MEC關鍵技術205 
10.3.1虛擬化技術205 
10.3.2無線接入技術205 
10.4 MEC特點206 
10.5 ISG MEC工作組工作207 
10.5.1 ISG MEC的基本理念與目標207 
10.5.2 MEC服務器部署方案207 
10.5.3 MEC體系架構208 
10.6應用210 
10.6. 1應用分類210 
10.6.2應用例211 
10.6.3 5G中的MEC應用216 
10.7 MEC與觸感互聯網217 
10.8 MEC的挑戰218 
10.8.1安全問題218
10.8.2平台管理和應用可移植性219 
10.8.3頑健性和彈性219 
10.8.4用戶隱私和計費挑戰220 
10.8.5網絡整合和服務器部署220 
10.8.6能源效率220 
第11章MEC應用實例——WiCloud 221 
11.1 WiCloud架構221 
11.2 WiCloud應用223 
11.2.1商舖客流分析服務224 
11.2.2智能客戶分析服務226 
11.2.3個性化定制服務227 
11.2.4公共場所人員空間分析服務228 
11.2.5無線網絡質量分析與優化服務229 
主要概念術語231 
參考文獻241