1.1 网络功能虚拟化的起源和发展

1.1.1 NFV的起源

随着电信网络的发展，电信网络中包含了越来越多的各类专用硬件设备。启动一个新的网络业务经常需要一套全新设备，除了会遇到在网络中集成和部署这些设备的复杂性以外，找到适合这些设备的空间和配电也变得越来越困难。此外，创新的加速使硬件的生命周期越来越短，新的需求、新的业务使传统网络设备淘汰迅速。为了解决这些问题，网络功能虚拟化的概念被提出。

在2012年10月于德国达姆施塔特举行的全球软件定义网络（Software-Defined Networking, SDN）暨Openflow大会上，7家全球主流运营商（AT&T、英国电信（BT）、德国电信、Orange、意大利电信、西班牙电信和Verizon）联合发布了NFV的技术白皮书。NFV的目标是通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备，来取代通信网络中私有专用的网元设备。由此带来两大好处：一方面基于x86标准的IT设备成本低廉，能够为运营商节省巨大的投资成本；另一方面软硬件解耦，可实现新业务的快速开发和部署，同时开放的API接口，能够帮助运营商获得更多、更灵活的网络能力。

2012年11月，网络功能虚拟化行业规范组（Network Functions Virtualization Industry Specification Group，NFV ISG）正式成立，隶属欧洲电信标准化协会（ETSI，European Telecommunications Standards Institute)，旨在创建开放、可互操作的NFV生态系统并促进NFV行业变革，加速运营商网络创新。截至目前，其会员单位已经超过了110家，参加单位超过160家，其中包括38个全球主流通信运营商和主要的通信设备制造商、IT设备制造商、软件开发商等。NFV ISG最初目标是提供预标准研究，明确定义、需求、架构和技术挑战，然后才考虑更广泛的标准建议，其主要参加人员同时也是其他标准组织的成员，他们对组织间的合作起着促进作用。截至2014年，NFV ISG发布了一系列技术文档，对需求、架构、用例、管理编排、安全可信、服务质量评价指标等内容做了详细阐述。2014年11月，NFV ISG开始第二阶段工作，聚焦行业转型以及与其他标准组织和开源组织的合作。与此同时，NFV ISG还开展了概念验证（Proof of Concept，PoC）工作，到目前为止，有38项验证已经完成或正在进行，充分显示了NFV技术的可行性。

1.1.2 NFV持续发展

除了ETSI NFV ISG在开展相关的研究和标准化工作外，电信网管系统研究工作组5（Service and System Aspects Working Group 5，3GPP SA5）在2015年完成3GPP网络中NFV网管的研究与相关标准的制定。电信管理论坛（TMF）中也开展了ZOOM项目，研究虚拟化网络的网管问题，对于网络服务的组合与调度涉及较多。在国际电信联盟（ITU）也有相关的研究课题研究网络功能虚拟化。在传统标准化工作开展的同时，开源组织也对NFV进行积极推动。2014年9月30日，由AT&T、中国移动、戴尔、惠普等运营商和设备商与Linux 基金会合作，联合发起成立了 NFV 开放平台项目（OPNFV）的开源组织，旨在通过开源组织的力量，开发符合NFV需求和架构的虚拟资源层软件，构建一个完整的NFV实现标准，并于2015年6月发布了首个版本Arno。

根据Infonetics关于NFV市场研究表明，NFV的硬件、软件和服务的市场总量在2015年达到23亿美元，预计在2019年将增长到116亿美元。越来越多的运营商向NFV抛出橄榄枝，2015年成为NFV的商用元年。

NFV自概念提出之后，已经在标准化实现和影响力上飞速发展，它和SDN将一起成为下一代网络的革新技术。越来越多的运营商试水NFV，最近几年将成为NFV快速发展期，更多的标准组织和相关标准被制定，运营商将推动厂商进行广泛部署，市场规模不断扩大。直至最后，形成全新的生态环境、产业链，运营商的管理研发体系，与设备商的关系发生改变，CT和IT融合将更加深入。

AT&T是推进SDN和NFV技术的排头兵，其以切身行动来拥抱变化，期望到2020年实现网络软件化75%的目标，彻底转型为一家软件公司。早在2013年9月，AT&T便制定了一个庞大的网络计划——Domain 2.0，计划运用NFV和SDN打造新一代网络架构。此计划由用户定义网络云（User-Defined Network Cloud, UDNC）项目支撑，AT&T 在 MWC2014上首次提出此概念，主要实现网络业务按需提供与交付。2014年9月，在美国德州的奥斯汀市，AT&T利用NFV和SDN技术，部署了第一个用户定义网络云，同时推出了一个按需网络(Network on Demand)服务。基于互联网业务交付方式，为用户和第三方提供了自助门户和API，实现了网络功能与能力的灵活按需配置。该项业务已在全美100多个城市得到部署，累计签约的企业用户数已超过100家。AT&T技术和营运高级执行副总裁John Donovan表示，通过使用SDN与NFV，AT&T也缩短了业务和应用上线测试的周期，从过去18个月到现在的18min就能够完成测试。AT&T提出到2020年，其75%的网络将由软件组成，收入达到2000亿美元，员工数量降至目前的60%，并在2015年完成第一个5%的目标。AT&T宣称，到2020年时，此新架构将会运用到超过75%的对外电信网络服务，而AT&T将成为一家软件公司。因此，NFV将成为一种颠覆性技术。

另外，其他运营商也都做了有益尝试。目前，Vodafone已经在德国的现网漫游P-GW设备部署了虚拟化平台和设备。Vodafone验证了核心网软硬件分离功能以及基于 SDN 的服务链，并采用了惠普的通用服务器 C7000，操作系统则使用Vmware的虚拟化产品。

中国电信广州研究院已携手合作伙伴共同在ETSI NFV标准工作组框架下开展“高可用性虚拟EPC和SDN控制的业务链演示”PoC项目，对虚拟EPC的可靠性以及基于SDN的智能业务链进行验证，并于2015年9月10日，与华为签署NFV网络创新研究合作协议。

2015年年初，中国移动携手合作伙伴成立OPNFV(Open Platform for NFV)实验室，为业界提供一个国际化、开放的NFV测试环境，并且推动NFV从实验室研究走向外场试验，并将新建多点试验网络进行新技术实验，推进外场研究成果试商用。

中国联通和西班牙电信 Telefonica发布了“网络虚拟化白皮书”，利用NFV和SDN技术在多个应用场景上展开研发和试点，如虚拟IP Edge、虚拟移动网络、移动回传和虚拟用户端设备。而中国联通研究院从电信运营商角度出发，搭建完成了符合ETSI NFV参考架构的试验平台WoMANO，为NFV的管理与编排提供了实际的解决方案。方案聚焦网络服务编排（NFVO）和虚拟资源管理（NFVI+VIM），旨在探索NFV环境下网络服务的运营模式以及验证云平台承载虚拟网络功能的技术可行性，为联通开展网络基础设施升级、简化网络运营模式提供参考，并已经将WoMANO通过GitHub门户向开源社区正式发布。