最近兩年，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，原有3G網(wǎng)絡(luò)在速度，容量等方面已經(jīng)不能滿足日益豐富的業(yè)務(wù)需求，各大運營商均開始籌備4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，以在新一輪的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中搶占先機。國務(wù)院常務(wù)會議日前明確也提出，年內(nèi)將正式發(fā)放4G牌照，這標(biāo)志著我國正式吹響了4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的號角。

電信網(wǎng)絡(luò)呼喚虛擬化技術(shù)

與傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)相比，4G標(biāo)準(zhǔn)所支持帶寬更寬，容量更大，協(xié)議也更為復(fù)雜。特別是為降低小區(qū)間的相互干擾，提高小區(qū)用戶的速率，4G標(biāo)準(zhǔn)大量采用了多蜂窩協(xié)作技術(shù)，這些均提高了基站基帶處理的復(fù)雜度，相應(yīng)的增加了設(shè)備成本。

傳統(tǒng)上，無線網(wǎng)絡(luò)的基站包含設(shè)備單元和基帶處理單元，為保障服務(wù)質(zhì)量，每個基站均需配備足夠的基帶處理單元(BBU)，以滿足業(yè)務(wù)峰值時的通信質(zhì)量。但無線業(yè)務(wù)在時間和空間上的分布也是動態(tài)變化的，以北京為例，工作日的上班時間，訪問量主要集中在城區(qū)，如國貿(mào)、中關(guān)村等地;而晚上的訪問量主要集中在住宅集中區(qū)，如回龍觀，天通苑等。這種業(yè)務(wù)分布的不均勻性導(dǎo)致昂貴的BBU在某些時段處于閑置狀態(tài)，造成了某種程度上的浪費。全球的運營商都在尋找降低成本，提高系統(tǒng)性能及利用率的寶典。

眾所周知，虛擬化技術(shù)可有效提高系統(tǒng)資源利用率，已經(jīng)在IT領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其利用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在時間和空間分布的非均勻性，將原本分散的服務(wù)器資源集中起來，統(tǒng)一進行管理和調(diào)度，能夠有效提高計算和存儲資源的利用率，進而降低管理、維護和運營成本。

但I(xiàn)T領(lǐng)域的虛擬化技術(shù)并不能直接應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)中。這主要是因為現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)很難達(dá)到電信網(wǎng)絡(luò)所要求的99.9999%的可靠性，以及支持大容量基站所必須的實時性，虛擬化技術(shù)要進入電信網(wǎng)絡(luò)，必須在可靠性和實時性方面達(dá)到現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。

風(fēng)河OVP助力運營商網(wǎng)絡(luò)虛擬化布局

針對電信網(wǎng)絡(luò)對虛擬化的要求，全球領(lǐng)先的嵌入式和移動軟件提供商美國風(fēng)河系統(tǒng)公司推出Open Virtualization Profile(OVP)，為新一代電信設(shè)備提供開源的高性能實時內(nèi)核虛擬化技術(shù)，將延遲降至極低，并提供可靠的性能，幫助運營商能夠隨時隨地根據(jù)需要，靈活迅速地部署新應(yīng)用和服務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)利用率，加快業(yè)務(wù)發(fā)展速度。

圖1 風(fēng)河OVP架構(gòu)

如圖1所示OVP架構(gòu)，其采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器平臺(如英特爾刀片服務(wù)器)進行基帶信號處理，無需定制硬件設(shè)備，并可根據(jù)需要靈活配置CPU核，內(nèi)存及其他設(shè)備(USB、PCI及以太網(wǎng)口等)。這也意味著，借助OVP，運營商可將基站中的物理設(shè)備功能進行集中替代，建構(gòu)高性能的虛擬節(jié)點。并且，在節(jié)點之間實時遷移切換時，OVP能保證網(wǎng)絡(luò)停頓時間低至500毫秒，確保資源的高效動態(tài)調(diào)度。

基于風(fēng)河Linux KVM( Kernel-based Virtual Machine，基于內(nèi)核的虛擬機及虛擬化解決方案)平臺及其與Intel® Data Plane Development Kit的緊密集成，風(fēng)河OVP可在不同虛擬機之間實現(xiàn)快速的上下文交換，其中斷延遲低于20微秒，幾乎接近于本機性能，滿足電信網(wǎng)絡(luò)的實時性要求。通過虛擬CPU和物理CPU的綁定，風(fēng)河OVP可達(dá)到多核處理器系統(tǒng)分區(qū)及隔絕，不同應(yīng)用程序在隔離虛擬機中運行，避免調(diào)用資源時出現(xiàn)交叉沖突。

風(fēng)河OVP能夠?qū)μ摂M機性能進行優(yōu)化，并提供管理框架(OVirt/Openstack)，以便于云服務(wù)的建立及管理;為方便網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商開發(fā)產(chǎn)品，OVP支持Yocto Project Linux, KVM，OpenStack，Open vSwitch、OpenFlow、OpenDaylight和Intel DPDK Accelerated Open vSwitch等開源技術(shù)，提供Prototype、Analyze、Diagnose及Test等相關(guān)工具，降低客戶開發(fā)成本。

OVP支持在虛擬機上部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用戶開發(fā)出產(chǎn)品后，便能在網(wǎng)絡(luò)中的任何位置(從接入點直到內(nèi)核)提供服務(wù)，而中央管理中心可對網(wǎng)絡(luò)資源按照需求進行靈活的規(guī)劃、部署和協(xié)調(diào)，提升云服務(wù)能力。

風(fēng)河OVP實現(xiàn)基站虛擬化

隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，運營商遭遇性能和成本等多方面的挑戰(zhàn)，如何提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率成為其不得不面對的現(xiàn)實難題。尤其是隨著4G建設(shè)大潮的帶來，如何提高4G基站的資源利用率成為了運營商不得不面對的難題。

憑借OVP實時虛擬化技術(shù)的實力，云無線接入網(wǎng)絡(luò)方案選擇風(fēng)河OVP產(chǎn)品作為軟件支持，通過集中基站提高資源利用率。如圖所示，該方案基于Intel Server及Chipset進行基帶處理，軟件平臺采用OVP，將基站中的射頻拉遠(yuǎn)模塊RRU與基帶處理單元BBU分離，實現(xiàn)了基帶處理資源的動態(tài)調(diào)用，提高了資源利用率，并能有效降低維護成本。

圖2 基于風(fēng)河虛擬化技術(shù)的云無線接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

基于KVM的高性能虛擬交換技術(shù)，OVP可保證快速包傳輸，低于20毫秒的中斷延遲確保BBU對強實時性的要求，實現(xiàn)基站資源的高效動態(tài)調(diào)度。在今年早些時候風(fēng)河與英特爾合作進行的演示項目中，采用KVM技術(shù)的LTE基站達(dá)到了傳統(tǒng)基站相同的性能。

OVP的廣泛運用

Wind River OVP 能讓客戶能在虛機上部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而不會出現(xiàn)傳統(tǒng)IT 類虛擬化產(chǎn)品所導(dǎo)致的性能下降，還能實現(xiàn)應(yīng)用程序軟件隔離，隔離各個執(zhí)行環(huán)境和相關(guān)數(shù)據(jù)，保障運行時數(shù)據(jù)安全安全。

除了可在電信級網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，在汽車、醫(yī)療等對實時性可靠性要求非常高的行業(yè)，以及工業(yè)和其他行業(yè)基于開源軟件的新一代產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)等場景，OVP都能幫助客戶獲得更多價值。