自2012年NFV理念首次提出以来，通信网络开启了网络云化转型的新篇章。历经十余年发展，NFV技术已经从概念走向现实，推动全球电信运营商完成了一次革命性的网络转型。随着5G-A时代的来临和新兴业务场景的不断涌现，业务对算力多样性、网络带宽和时延等提出了更高要求，NFV需要从敏捷、弹性和智能化等多方面进行提升。未来，NFV将与云原生、算力网络、人工智能等技术深度融合，并从下一代轻量化云底座、智能算力底座、算网融合编排管理等十大技术方向推动电信网络持续演进，助力6G等未来技术和产业创新发展。
NFV发展背景简介
通信网络的发展是一个不断引入新技术、自我革新的过程。随着移动互联网等产业的崛起，以软硬一体为主要特征的传统电信网络日益呈现“封闭网络与开放业务、刚性架构与弹性要求”两大矛盾，已无法满足发展要求，不破不立，网络云化转型势在必行。
2012年底，中国移动联合AT&T、Telefonica、DoCoMo等13家全球主流运营商发布全球首部NFV（网络功能虚拟化）白皮书，开创性提出NFV理念和倡议，开启了全球运营商网络转型的大幕。历经十年时间，NFV一步步从理念走向现实，奠定了通信网络持续发展的基石，成为5G乃至未来6G发展的底层基础性平台。在此过程中，包括中国移动在内的全球运营商和设备商做出了大量技术创新和标准贡献，促成了NFV经典“三层一域”架构（三层指硬件层、虚拟层、网元层，一域指管理编排域）的形成，并以此为基础不断向前演进。
图 1 电信网络高可靠自动编排的NFV架构
历经十年技术攻关、六期商用建设，中国移动已建成全球规模最大、功能完善、技术领先的NFV/SDN云化网络，成为全球运营商网络转型的最佳参考实践，构建了大区制集中网络云，建成239个电信级云化资源池，总服务器规模达22.1万台，实现46类网元上云，云化比例超过90%，可承载5.8亿5G用户、9.1亿VoLTE/VoNR用户，实现大区级容灾备份，提高网络的可靠性；同时，打造新型集成体系，自研AUTO“行云”平台，集成效率提升数十倍，实现全网“零差错”自动配置，并建成首个基于ARM的NFV/SDN网络，构建X86+ARM双平面算力底座，保障国产化自主可控。
NFV未来发展特征
近几年来，随着5G专网和生成式人工智能(AIGC)等技术的发展，运营商业务正在从传统的语音和数据连接服务快速向多元化、多行业的应用服务快速转变，业务推陈出新频率更快，对多样性算力、网络带宽、时延以及智能化能力的要求更高。当前以虚拟化为主要特征的NFV网络已难以支撑不断涌现的新型业务，需要从敏捷、弹性、智能化等方面进一步提升。面向未来，NFV将深度拥抱云原生、算力网络、人工智能等技术，产生以架构超分布和技术多维融合为主要特征的范式变革：
（一）架构超分布：随着网络功能服务化从当前的5GC控制面逐步向核心网全网以及无线接入侧扩展，网络云化将更加彻底，形成“中心+边缘+超边缘/无线接入”的全域分布式一体化协同架构，实现算力资源泛在接入。
（二）云原生演进持续深化：从下一代轻量化云底座、电信PaaS平台、网络级弹性等方面全面推进NFV网络向云原生持续演进，同时构筑和完善敏捷“研发-验证-交付”双循环全链自动化体系，持续提升网络敏捷性。
（三）AI与算网双向互促：构建算网一体化新型智算基础设施，为AI服务提供泛在的智能算力接入，同时利用AI赋能网络运行和运维，实现用户体验和运维效率双提升。
（四）算网深度融合：大算力、低时延、高移动性的新型业务要求异构算力跨架构互通、算网协同动态调度，确保端到端一致性的业务体验。
（五）全程绿色安全：从芯片、服务器到数据中心，形成端到端绿色低碳体系；同时，安全能力内生嵌入到设备与流程，实现全程可信安全保障。
NFV十大技术发展方向
基于上述演进新特征，未来NFV网络需要在硬件、平台、业务及管理编排等各方面进行端到端的演进，并呈现出以下十大技术发展方向：
图 2 NFV未来十大技术发展方向
（一）资源池超分布架构：当前NFV已形成以数据中心为中心的分层网络，其中核心DC位于大区或省中心，用于集中部署控制面网元；边缘DC位于地市或区县，用于分布式部署用户面和转发面网元，以实现流量快速转发，优化用户体验；未来云化架构将会从当前“中心+边缘”的二级分布架构向“中心+边缘+超边缘”的多级分布架构发展，资源池的分布更加广泛和灵活，更加接近用户，以适应新型业务需求和流量模式；同时，DC算力类型将从通用算力向CPU、GPU、NPU、DPU等多样性算力发展，并通过统一协同调度支撑虚拟机、裸机、容器等多种虚拟化形态负载共存。
（二）下一代轻量化云底座：当前NFV业务以虚拟机形态为主，并呈现出逐步向容器、尤其是云化裸金属容器转变的趋势，部署时需根据不同场景有针对性地制定演进策略，其中，中心DC建议分阶段向容器化演进，初期在已有IaaS能力上拓展CaaS能力，实现双栈融合管理，中长期建设以云化裸金属为主的容器单栈基础设施，逐步淘汰以OpenStack为主体的基础设施架构；边缘DC节点由于其应用形态多样，虚拟机、容器、裸机等多种负载形态将长期共存；接入DC则部署轻量化K8S，为就近计算任务灵活提供算力资源。除容器外，以WebAssembly（简称WASM）为代表的下一代更加轻量、敏捷、安全隔离性更高的虚拟化技术持续涌现，随着这些新技术不断完善并与现有的资源编排和调度机制（如K8S）无缝结合将会在边缘计算、AI推理等场景得到更加广泛的应用。
（三）服务化平台：通过将网元公共能力下沉，中间件按需引入并进行电信级增强，同时拓展安全、AI、大数据等新型应用级PaaS服务构建电信级服务化PaaS平台，形成网元PaaS、基础PaaS和应用PaaS三大类能力。电信PaaS解耦了应用程序与底层基础设施，作为云计算体系架构中的中间层，用户可通过统一的能力开放接口按需、灵活选取和集成不同类型的PaaS服务能力快速构建相应的网络功能。这种以PaaS服务的思想模块化构建电信网络功能的方式可减少用户对底层基础设施的关注，加快应用程序开发，使能业务新能力灵活扩展，并支持持续集成和持续部署（CI/CD），缩短新型电信业务的上线时间，激发业务创新潜能。
（四）网络级弹性：网络级弹性是指电信网络能够根据业务需求和流量变化动态调整资源配置，以提高网络的灵活性和效率。当前网元级弹性通过网元微服务化设计，支持服务灵活组合，业务快速上线，但是CT业务诉求往往需要多网元乃至与无线接入侧的端到端联动支持，因此考虑从网元级弹性向网络级弹性演进，构建以用户为中心的网络，用户可根据自身需要来选择网络连接服务和业务功能服务。网络级弹性包括网络级负载均衡、用户级分流、租户隔离切片、网络级灰度升级等技术，通过这些技术，促进新功能敏捷上线，匹配电信行业创新诉求，使能创新成果快速复制。
（五）敏捷内生：NFV向敏捷内生演进一方面需要在虚拟化技术、云原生网络功能设计、资源编排调度机制等方面进行升级和重构，另一方面还需要从流程及管理体系等方面进行优化，借助自动化能力提升效率，最大程度释放网络技术和架构进步所带来的红利。运营商传统网络交付模式周期长，无法满足业务快速开发、快速上线要求。为此，运营商应以集成/测试环节为中心，向前和向后分别打通厂商研发测试环节和现网生产环节，同时引入Staging模式，通过构建预发布环境实现基于现网业务的软件灰度测试和灰度发布，从而构建起敏捷“研发-验证-交付”双循环全链自动化体系，缩短网络交付周期，降低运维成本。面向未来，NFV的敏捷内生演进还将引入AIGC技术，实现NFV自动化、智能化设计和执行系统集成、测试和交付方案。
（六）智能算力底座：智能算力是NFV基础设施发展重要方向之一，标志NFV网络向更高效、更智能的方向发展。随着5G-A、6G技术的发展，智能算力底座将成为通信网络的重要支撑，需要在计算、网络、存储三大维度进行横向协同，并兼顾软件平台与硬件资源的纵向协同，为6G时代实现通信、计算、感知、AI等深度融合提供支撑。智能算力底座包括GPU、NPU、DPU等多样性算力统一管理、AI算力池化、跨架构算力原生、异构混合训练等多项技术，为智算应用提供异构混训、跨架构迁移、细粒度池化、多样性算力的全栈底座能力。智能算力的引入也将推动NFV网络向高阶自智演进，是网络智能化的基础。
（七）网络智能化：AI促进NFV网络的智能化转型，包括网络运维智能化和运行智能化。其中，网络运维智能化的关键是构建基于ICT大模型训练和推理的智能运维体系，并围绕网络规化、建设、维护、运营等全生命周期开展运维流程的重构优化，实现全网降本、提质、增效，助力网络实现高阶自智；网络运行智能化以NWDAF为核心构建5GC智能服务架构，并围绕网络核心机制，实现时变环境要素下基于业务的资源最优匹配，实现网络运行效率、用户体验双提升。另外，随着新通话等新型增值业务的涌现，业务网元内置AI服务用于实时推理、提供个性化服务已成为NFV网络向内生智能演进的一个明确的发展趋势。
（八）电信级韧性网络：电信网络服务社会大众和千行百业，系统可靠性、可用性是重中之重，需要具备强大的容错和自修复能力。当前网络通过64倍流控、冗余、故障Bypass、跨DC热备等可靠性机制实现业务的逃生和系统的惯性运行；未来网络不仅需要具备快速恢复的能力，还应具备感知和预警未知风险的能力，通过借助可视化、人工智能等新技术实现信令风暴主动防控、云网自动拨测、云网孪生智能故障诊断等能力，实现网络故障的提前感知和预判。新的电信级韧性能力促进NFV网络向着更可靠、更智能的方向发展，确保网络在面对复杂挑战时的稳定性和安全性。
（九）算网融合编排管理：随着V2X、UAV+MR等高移动性、大算力业务的兴起，要求算力能够在网络间按需动态调度，保证广域移动接入环境下的体验一致性和服务连续性，因此对编排系统提出了新要求，要求管理编排系统可根据计算资源类型、数量以及网络SLA需求选择网络转发和算力节点，并对计算与网络资源进行协同编排。算网融合编排管理是实现网络与计算资源深度融合的关键技术，需要通过算力感知、网络感知、业务识别进行算网统一管理和调度，形成算力网络一体化服务能力。算网融合编排管理的核心在于智能化的调度算法和策略，要求系统能够根据实时业务流量，自动并实时调整网络路径和计算资源，以适应不断变化的业务需求，同时，可实现跨域、跨层的资源协同，打破传统网络和计算资源的界限，提供更加灵活和高效的服务，确保服务质量和用户体验。
（十）全程绿色安全：电信网络云在提供高效、可靠的云服务的同时，也要确保环境的可持续性与数据的安全性，节能方面从芯片、服务器到数据中心，节能技术由点及面逐层递进，同时运用人工智能技术实时预测业务负载变化趋势，构建端到端绿色低碳体系，实现云原生网络的创新节能、智慧洁能、绿色赋能；安全方面将安全能力原子化与服务化，内生嵌入到软硬件设备与运营运维流程，形成能力一体编排、业务全程可信的一体化安全保障体系；通过上述技术推动网络云降本降耗，实现能效优化，还确保了网络服务的安全性和可信度，实现全程绿色安全的云原生网络。
基于上述十大技术方向形成对NFV未来技术架构的构想：
图 3 NFV未来技术架构图
NFV未来技术架构将是一个技术多维融合的多层次高效能的移动算力网络服务新架构。新架构将包括：集成多样性算力、高性能存储系统和低时延无损网络技术的基础设施层；负责管理和调度超大规模异构资源并提供统一资源抽象能力的云化平台层；提供网元PaaS、通用PaaS、应用PaaS三类能力支持用户灵活开发、部署和管理网络功能和应用的电信级PaaS层；提供网络功能服务、模型服务以及应用服务等多种服务类型的算力服务层；具备算网管理、编排、调度能力以及智能化和运维能力的、高度自智的管理和编排系统；同时，新架构将内生支持端到端的绿色节能和安全防护，确保网络的可持续性和安全性。
思考及展望
NFV作为网络转型的关键技术，不仅深刻改变了电信网络的构建和运营方式，还为网络服务创新和新业务模式探索提供了广阔空间。
面向未来，NFV将与云原生、边缘计算、人工智能、自动化等新兴技术深度融合，实现更高效的资源利用、更智能的网络管理和更灵活的服务需求。NFV的发展和演进是一个涉及技术创新融合、架构变革、流程优化的多维度且复杂的过程，需要全球电信运营商、设备厂商、标准化组织以及开源社区的紧密合作，共同推动NFV技术的标准制定、技术研发和应用实践，打造繁荣开放的产业生态，为构建更加高效、智能、灵活、开放的电信网络奠定坚实的基础，持续推动电信行业高质量发展。
审稿：张昊、王升 | 网络与IT技术研究所
本文作者
孟令乔网络与IT技术研究所
就职于中国移动研究院网络与IT技术研究所，主要从事虚拟化、NFV等方向的研究工作。
徐 健网络与IT技术研究所
就职于中国移动研究院网络与IT技术研究所，主要从事NFV、云原生等方向的研究工作。
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