网络边缘
利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房
作者摘要
RoryBrowne，PaulMannion，
EoinWalsh
英特尔公司
本白皮书介绍通信服务提供商（CoSP）为何以及如何将边缘网络转型为英特尔®基础设施，从而以更高的灵活性和效率加速服务交付。
执行概要 目录 摘要................................1执行概要.............................11电信网络转型.......................2 1.1成本和竞争是变革的推动力.......21.2演变为以软件为中心的分布式融合网络..........................21.3演化到可编程网络...............42演进的网络架构.....................42.1以软件为中心的网络的优势.......4 2.1.1灵活的服务配置.............42.1.2快速的服务配置.............42.1.3基于IT的新网络成本模型....52.2控制和用户平面分离.............52.3边缘部署.......................72.3.1网络服务要求...............72.3.2技术驱动因素...............72.3.3NGCO和合作机会..........72.45G和固定移动融合..............83网络技术...........................93.1传统网络平台...................93.2英特尔架构的网络平台..........103.3芯片适用性....................103.4面向NGCO的高级英特尔架构网络技术.........................124结论..............................12术语表..............................13平台参考............................14引用的资源..........................15更多资源............................16 通信服务提供商在寻求更大的灵活性、新的商业模式和更低成本时，仍继续采用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）。
而SDN和NFV也在推动着通信服务提供商传统中心机房（CentralOffice,CO）边缘演进方法的重大变革。
随着由运营商主导的欧洲电信标准协会（ETSI）的NFV行业规范组（ISG）的出现，以SDN/NFV为中心的网络转型始于2012年11月。
1许多最初定义的NFV应用案例引用了可在运营商的边缘网络中作为虚拟网络功能（VNF）托管的现有功能和服务，例如： •内容分发网络虚拟化（vCDN） •用户端设备虚拟化（vCPE） •固定接入网络虚拟化 •移动核心网络虚拟化 •无线接入网络虚拟化（vRAN） •流量分析、优化和安全网络功能虚拟化 上述每种方案都提供了相应的应用场景，使得在通信服务提供商边缘托管相关VNF服务能发挥出位置（边缘）优势。
功能或服务更贴近终端用户可带来的优势包括：提高网络恢复能力，降低延迟和抖动，降低通信服务提供商核心网络负载，而且可以促成新的服务、业务伙伴关系和创收模式。
有关方面已经开始实施各种相关计划，以指定和标准化有关边缘分布的推动技术，包括控制与用户平面分离（CUPS）和中心机房重构为数据中心*（CORD*）。
目的是促进BroadbandForum（宽带论坛）*中的固定网络和3GPP5G标准化工作中的移动网络。
NFV/SDN、CUPS和CORD的结合极大地促进了固定和移动网络的融合，实现了此前对于单一融合网络的承诺。
这些举措对于5G网络非常重要，鉴于成本压力和5G对于技术的严格要求，这种融合几乎是不可避免的。
为了满足新的以软件为中心的网络模式的需求，可对传统设备进行升级，使之更具可配置性和可编程性。
支持专用网络芯片编程语言（如编写协议无关的包处理器，即P4） 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 的新型和传统硬件也正在成为主流，可以实现此类编程功能。
与此同时，行业标准服务器的功能正在稳步提高，以匹配硬件设备的网络功能，此外，还通过更灵活的软件许可模式提供了所需的灵活性、代码可移植性以及更低的成本。
鉴于这一技术发展趋势，本文讨论了英特尔在下一代中心机房（NGCO）中扮演的角色。
NGCO是支持SDN和NFV的通信服务提供商站点，旨在提供灵活的有线或移动网络基础设施以及相关的服务交付。
业界在最新的英特尔®至强®可扩展处理器上见证的VNF性能再次证明了这是5G和固定边缘网络演进的最佳选择。
1电信网络转型 SDN和NFV的发展、云服务的日渐普及，外加即将到来的早期5G架构，正在推动通信服务提供商计划、部署和管理基础设施的方式发生根本变化。
这种网络演进的其中一个结果是诞生一种基于开放平台的生态系统网络方法，能够以前所未有的方式实现新的商业模式，并与基于互联网的服务提供商和其他垂直行业建立合作关系。
1.1成本和竞争是变革的推动力与过去几年不同的是，如今以宽带为主的移动流量正逐渐与收入增长脱钩。
用户支付的流量服务费用降低，导致了收入增长停滞，但支持流量增长（比如容量、覆盖范围以及服务质量升级）所需要的成本却快速增加，速度超过了预计的收入增长。
传统通信设备价格以每年10%-15%的速度下降，而流量增长保持在每年30%。
2因此，通信服务提供商现在必须探索降低成本和建立新服务的备选方法，以便能够快速有效地探索或发展新的服务和收入来源。
流量收入 以语音业务为主的收入 20142015 2016 2017 以非语音业务为主的收入 201820192020 2021 2022 年 图
1.流量增长3与收入趋势
4 除了收入下降压力之外，在盈利可观的互联网服务领域，通信服务提供商还面临OTT服务提供商的竞争挑战。
谷歌*发布的ProjectFi*5意味着谷歌有意进入网络服务配置市场。
Facebook*的TIP*6项目具有明确的OTT趋势，推进了新技术的协作，检验新业务方法，并且刺激电信领域的新投资。
谷歌与RailTel*的合作，加上Facebook推出的ExpressWi-Fi计划，使缺乏移动网络连接的地区能够访问互联网。
像OneWeb*7这样的新进入者计划在2019年发射卫星，以在全球范围内提供高速宽带。
这些公司依托云基础设施中的软件来开发解决方案和OTT托管服务，并为客户提供快速的服务发布和更新，在这种模式下，网络仅仅是向目标客户交付服务的管道。
作为回应，通信服务提供商必须重新定义和转变自身在提供新的和现有的基础设施和服务时的方式，从而能够在这种新秩序中与OTT竞争。
由于采用了软件可编程网络，因此通信服务提供商能够以更具有战略性的角度来考虑什么情况下与这些对手合作、什么情况下展开竞争。
这还使得通信服务提供商能够转变内部组织、程序、运营支撑系统（OSS）和客户参与模型。
这样，通信服务提供商就能提供数字服务领域所需的自动化（降低成本和提高效率）和服务敏捷性。
1.2演变为以软件为中心的分布式融合网络 自ETSI于2012年发布NFV白皮书以来，业界的标准制定活动一直致力于将技术承诺变为现实。
目前正在进行多项标准化工作：BroadbandForum着眼于固定网络，3GPP着眼于无线网络，其他联盟着眼于以NFV/SDN为中心的网络架构（比如CORD）的多个方面。
这些标准证明了业内对于相关问题的陈述已趋于成熟，而且通信服务提供商和供应商有意愿改变通信服务提供商的边缘和中心机房环境，以实现这些新的灵活的服务交付模式。
图2展示了组成分布式架构的一些关键虚拟化组件。
分布级别根据网络支持的服务而异。
我们预计移动基础设施将被分发到中间一英里站点，以服务于庞大而持续的流量复合年增长率。
对于延迟非常低的应用，移动用户平面将直接分发到最后一英里站点或靠近基站本身。
另一个新兴的变革力量是宽带有线基础设施的持续升级，其中通信服务提供商继续将光纤光缆推向家庭或路边（FTTH/FTTC）场景。
与此同时，传统铜缆中心机房（CO）正在“消失”，也就是说，它正在被主要基于无源光网络（PON）的光纤馈电的中心机房所取代。
这些设施的覆盖面远远超过铜缆中心机房，使得为客户提供服务所需的中心机房数量得以减少，因而只需更少的分布式中心机房即可为特定人群提供服务。
2 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 不断演进的电信架构的主要特征 移动核心网至少分发到这里。
PCRFSDN LI 控制 VIM PE IWF分析器 5G 最后一英里 中间一英里 Wi-Fi vOLT、vCPE、BNG迁移到此处，实现固定移动网络融合 家用图
2.电信架构的演变 SEG 可扩展 分布式 TDF/DPI/策略/计费 容错 DPIVOFW SGW TDFNATOSS…PGW CDNDNSMME VO ToR复合体 PE 这些新的中心机房还融合了新的宽带无线技术，以启动固定无线接入（FWA）承载，作为5G和PON升级的最后一英里。
除了这些举措之外，许多通信服务提供商还在积极推行CUPS（支持VNF数据平面和用户平面单独虚拟化）和CORD，并将改变节点功能的设计方式以及构建和编排站点的方式。
这些努力相当于是以大量移动部件推动了网络基础设施的变革。
图3中显示了英特尔NGCO迷你数据中心架构。
其中包括行业标准服务器、标准存储和交换基础设施。
作为NGCO参考设计的一部分，英特尔将在同一个复合体中启用多种网关类型（EPC、BNG和CMTS），基于裸机、虚拟机和容器的灵活混合，满足NGCO的FMC交付要求。
这种迷你数据中心也将实现相关的服务交付，同样是使用行业标准服务器。
固定网络通信服务提供商采用分解式网络，其中的网络功能（如防火墙、BNG或SBC）独立于实现数据平面中传输数据包转发的硬件。
服务
1 服务
2 服务
N 在由5G的主要应用案例驱动的无线网络中，类似的服务分离正在出现，以增强关键应用的宽带，实现超低延迟和可靠通信，形成可扩展的机器对机器（M2M）通信。
5G的回程要求还需要广泛的基础设施，在吞吐量、延迟、抖动和同步方面具有相当高的服务质量（QoS）要求。
这一切都会导致网络边缘发生融合，因此所有地区的通信服务提供商都在探索网络边缘和最后一英里的固定与移动融合（FMC）基础设施。
在这个跨通信服务提供商、TEM和芯片制造商的新架构中，大家都在争夺话语权。
下一代中心机房（NGCO）的概念已经出现，它是一个以光纤为主的中心机房，将支持固定和移动运营商，并且能够为更多用户提供服务。
NGCO在实施功能时将更加注重以软件为中心，这使NGCO能够部署更灵活的新服务。
NGCO旨在充当本地边缘数据中心，与传统集中式数据中心相比，占地面积更小且功耗更低。
EPC/5G用户平面 vCMTS vBNG/vCPE用户平面 裸机-容器-OVS-VMM 英特尔®至强®可扩展处理器 英特尔®至强®可扩展处理器 英特尔®至强®可扩展处理器 下一代TB级叶交换机-1UJBOD Power3U 图
3.英特尔NGCO迷你数据中心架构
3 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 1.3演化到可编程网络 随着新网络架构的进步，传统网络设备提供商正在采用可配置性更高、可编程性更强的虚拟化架构，这些架构可根据需要来支持CUPS、SDN和新服务。
与此同时，基于现场可编程门阵列（FPGA）、网络处理单元（NPU）或其他专有可编程ASIC（支持P4等网络编程语言）的新型高度可编程的解决方案也正在兴起。
P4（编写协议无关的包处理器）是许多芯片供应商都支持的开源域数据包转发编程语言。
8此类编程语言比传统的ASIC设备具有更大的灵活性，能够对新的用户平面封装、元数据和行为进行编程，而无需额外的芯片开发周期，虽然仍然需要为每种所需技术编译网络应用。
然而，结果表明，增长最快且采用率最高的技术是网络功能虚拟化，这种虚拟化技术是通过在行业标准服务器上运行的软件来实现的。
NFV解决方案提供了极高的灵活性、可扩展性和代码可移植性（生态系统），并且性能一直在稳步提升（如第3.3节所述），因此这些服务器的吞吐量能够成为边缘NGCO部署的理想选择。
2演进的网络架构 2.1以软件为中心的网络的优势 随着业界在NFV方面获得更多经验，通信服务提供商认识到，以软件为中心的方法所提供的灵活性使得单边NFVI平台能够满足固定和无线网络的消费者、家庭和企业客户群多样化的新服务需求。
这种以软件为中心的方法使通信服务提供商能够快速部署新的服务，包括本地化部署以用于市场测试，将失败和后续取消服务的成本降至最低。
2.1.1灵活的服务配置 分布式网络提供了更灵活的服务配置方法。
例如，随着物联网设备数量的增加，它们受到安全攻击的可能性也在增加。
最近的分布式拒绝服务（DDoS）攻击表明，大规模DDoS攻击可能会产生过多的流量并威胁网络的稳定性。
9在网络边缘防止这种攻击有巨大的好处，因为可以将恶意攻击拦截在门外，避免对核心或非网络服务造成负载和中断。
分布式NFV安全应用非常适合确保网络边缘的安全。
例如，可以配置和部署DDoS阻止过滤器以在几秒钟内抵消攻击。
通过将安全实施转移到边缘NFV，这种方法还可以降低新应用和设备的安全防护难度。
10 对于企业客户而言，vCPE应用案例被视为一个具有计算能力和远程部署灵活性的平台，允许通信服务提供商在提供核心网络服务之外销售可选服务（防火墙、入侵防御、WAN加速、统一通信等）。
这些服务是计算密集型的，因此非常适合以软件方式作为VNF实施。
这种方法能够以较低的成本实现托管服务追加销售所采用的“先试后买”方式，使得部署网上服务试用捆绑包的成本显著降低，并且不需要昂贵的CPE升级和现场访问新服务，同时缩短了获取收入的时间。
在移动网络中，vEPC/v5GCN（虚拟移动演进分组核心网/虚拟化5G核心网络）将有助于在边缘提供附加功能和服务，并通过远程升级这些VNF实现网络无缝过渡到5G。
然后，可以根据需要提供延迟非常低的应用，如AR/VR、触觉互联网、自动化和互联汽车。
在边缘配置动态服务的另一个显著优势是可以在网络中断期间在本地部署最需要的服务并确定优先级，从而提高网络的恢复能力。
在基础设施可能遭到破坏的灾区，这一点尤为重要。
分布式NFV网络的固有恢复能力是NFV计划的关键催化剂。
配置灵活性还使得提供商能够根据一天中的时间提供具有不同需求的相同NFVI资源：例如，随着客户将数据使用从郊区的家庭迁移到工作所在的城市（移动），然后在经过一天之后再次回到家中，宽带网关（BNG）和移动演进分组核心网（EPC）网关之间的维度（宽带）会动态变化。
晚上在家里流式传输视频时，郊区BNG资源会通过远程实例化新VNF而得到扩展，并且在固定郊区网络处于较低负载的当天重新分配给EPC。
2.1.2快速的服务配置 SDN/NFV还有助于缩短从客户订购服务到服务完成配置的时间。
目前，通信服务提供商正在通过整合SDN控制器和NFV管理和编排（MANO）堆栈来转变OSS和BSS系统，在软件中快速创建新服务，从而为客户提供即时订购门户。
这种自动化和自适应水平使通信服务提供商能够将服务配置方式从几乎全部为手动过程（涉及库存或订购特定硬件，并需要配置OSS控制器）转变为更加自动化的远程服务配置流程。
4 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 目前，要在固定网络中配置消费者（数据、语音和视频）和企业（例如VPN）服务，通常涉及在多业务边缘路由器上配置不同类型的服务功能。
BNG通常提供家庭宽带互联网服务，而提供商边缘路由器（PE）通常连接企业不动产，通过运营商的多协议标签交换（MPLS）网络为企业提供全球VPN连接。
更好地与收入预计保持一致，而不是根据传统的资本支出驱动的预算模型来购买服务和扩展设备。
NFV/SDN允许通信服务提供商将软件与硬件分离，从而重塑供应商生态系统，实现更加优化的供应链。
竞争加剧促使供应商在为联网VNF提供的许可类型方面必须更具创新性和灵活性。
转向边缘托管的VNF可以让运营商更灵活地配置此类服务。
例如，农村非商业地区只需BNG部署，而在城市或商业中心，城镇居民需要BNG，并且需要额外的PE功能来提供必要的企业服务。
在行业标准服务器上部署虚拟化BNG和PE服务在成本和时间方面具有优势，这些服务器的性能范围适用于边缘部署，同时提供极高的灵活性并且可以针对多种服务重复使用硬件。
相同的BNG或PE路由器VNF可以在任何位置的任何标准英特尔架构平台上运行，从而实现可移植性和可扩展性极高的架构。
类似地，在移动网络中，消费者和企业服务通常要经过不同的网络功能。
消费者流量要经过Gi-LAN功能，例如深度包检测（DPI）、视频/Web优化和CGNAT，而企业流量通常要经过VPN功能。
这些VNF按照固定域的需要进行部署。
即将到来的5G网络将需要处理高数据吞吐量和低延迟，因此分布式网络架构和边缘主机托管对于一些核心网络功能必不可少。
在边缘部署的VNF最适合处理移动用户所需的灵活性和动态服务配置。
在企业和消费者流量之间共享资源并根据特定位置和一天中不同时间的需求动态地重新分配这些资源是有意义的，与使用专用设备相比，这减少了过度配置。
随着这一发展，相同的英特尔架构资源可以在服务于固定、住宅和企业服务的VNF之间动态共享，我们看到3GPP和BroadbandForum（BBF）现在已开始进行类似标准化的技术研究。
2.1.3基于IT的新网络成本模型 采用基于软件的网络服务让通信服务提供商有机会研究基于使用量或“followthesun”的企业许可模式。
在这个模型中，通信服务提供商可以转而采用更多的基于使用量的运营支出模型，从而 新的软件许可模式已经将传统的永久许可（包含了升级）替换为更精细的付费升级或基于订阅的许可模式，甚至可能包括硬件租赁以作为服务来提供网络功能。
许可证规模的度量单位也从基于安装量的联网容量的许可模式，发展为基于实际使用、用户数量、交易甚至特定用例计费的许可模式。
这种方法为通信服务提供商提供了巨大的灵活性，可以挑选最具成本效益的许可模式，选出最符合服务要求的供应商。
灵活的许可模式也可以直接惠及企业和消费者，因为他们可以选择最合适的服务和功能组合，以及他们期望的功能和价位。
2.2控制和用户平面分离 通过NFV可以更轻松地迁移到CUPS架构，其中，控制平面可以与对应的用户平面部署在不同的网络位置中。
5G架构将广泛依赖CUPS来实现独立可扩展的控制和数据平面。
EPC设备已经支持3GPP版本14中的CUPS，并允许在硬件用户平面和虚拟化控制平面之间进行混用和匹配。
固定网络中的CUPS标准化工作11正在进行中，一旦确定，将实现有利情况下网络功能的虚拟化。
例如，虚拟化控制平面可以在高负载时段内弹性扩展，例如，中断后重新连接，与基于硬件的用户平面实施的约束无关。
移动网络中的包转发引擎的服务分离如图4所示，固定网络中的包转发引擎的服务分离如图5所示。
在VNF实施中，网络功能独立于在数据平面中实施数据包转发的硬件，并且可以在任何标准服务器或云中的任何位置运行。
5 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 如今的移动核心网移动核心网设备 服务：•MME•HSS•PCRF•SGW•PGW•Gi-LAN数据平面包移动器 图4.4G和5G移动网络中的服务分离 如今的PE/BNG路由器BNG-PE路由器 线卡服务：•BRAS•CG-NAT•FW•IDS/IPS•CDN•IPVPN数据平面包移动器 图
5.固定网络中的服务分离 移动网络：NFV和分离核心网已分离 路由器 服务服务：•IPVPN数据平面底层包 移动器 服务迁移到VNF NGCO中的无线网络服务vGW 服务： •vMME、vHSS、vPCRF、SGWCP和PGWCP •AUSF、UDM、PCF、AMF、SMF和UPF •Gi-LANCP NFVI服务器+交换机 覆盖包服务 移动网络：增值服务与包转发引擎相分离 固定网络：NFV和分离路由器已分离 路由器 服务服务：•IPVPN数据平面底层包 移动器固定网络：增值服务与包转发引擎相分离 服务迁移到VNF NGCO中的固定网络服务vGW 服务：•vGW服务•vBRAS•vCG-NAT•vFW•vIDS/IPS•vCDN•vIP-VPN NFVI服务器+交换机 覆盖包服务
6 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 2.3边缘部署 2.3.2技术驱动因素 NFV不仅允许运营商将网络功能与硬件分离，还允许将网络功能与位置分离。
因此，可以根据需要以经济高效的方式配置功能，包括NGCO或运营商网络内的更深处（如有需要）。
2.3.1网络服务要求 网络可靠性的提高是边缘网络部署的一个重要方面。
根据目前的典型设备和服务正常运行时间要求，硬件冗余模型必不可少，要求以1:1或1:N的方式复制设备或刀片服务器，确保所有用户流量得到保护。
保护（软件和硬件）设备必须由同一供应商提供。
从采购、占地和维护的角度来看，这是相当昂贵的。
NFV可实现更灵活的N:1或M:N应用冗余模型，其中VNF（例如，vEPC）可实例化为托管在行业标准服务器上的备用软件实体，以便按照用户的情况，以更低的成本保护更活跃的VNF实例。
这种先进的冗余还可以在分层模型中实现，这样，集中式保护VNF就可以保护许多接入位置VNF。
在出现故障时，流量可以快速切换到备用VNF实例。
具体情况请参见图
6。
随着消费者推动OTT服务使用的增长，4K视频的即将到来，外加越来越多的互联家庭/企业设备，以及机器对机器（M2M）设备连接的预期增长，将导致固定和无线网络上的数据流量持续增加，年均复合增长率大约为30%。
12为了应对这一巨大的流量增长，通信服务提供商计划将固定和无线应用的传统集中式功能迁移到边缘。
这可以减少核心网络上的负载，使通信服务提供商能够分发内容，并可以实现基于分布式架构的新服务。
例如在移动领域，EPC用户平面已经迁移到城域网，如图8（分布式边缘数据平面和服务）所示。
由于需要支持大量流量，因此固定无线接入将进一步加剧这一趋势。
此外，随着无线接入网络的虚拟化（vRAN）变得越来越可行，vRAN基带单元也将在最后一英里部署。
类似地，在固定网络中，大规模的FTTxPON部署（vBNG）以及虚拟光线路终端（vOLT）和vCPE解决方案的日益普及，正在推动这些功能迁移到最后一英里的位置。
灵活的边缘/NGCO平台方法使通信服务提供商能够采用SDN/NFV最佳实践来构建ETSIISG成立时所设想的可扩展边缘企业、移动和家庭服务。
它支持在同一个边缘平台上实例化用户平面（vCPE、vBNG和vEPC）、高级企业安全（虚拟防火墙（即vFW）、入侵防御系统（即IPS））、消费者安全（家长控制）和视频服务（vCDN）、虚拟机顶盒（即vSTB））等所需的各种软件VNF的部署。
该方法的灵活性为与OTT/服务供应商建立收入共享模式提供了机会，这些供应商需要接入这种关键的支持网络的基础设施，以改善服务的延迟或地理位置。
2.3.3NGCO和合作机会 AT&T*和亚马逊*最近宣布扩展合作伙伴关系，使亚马逊云服务与AT&TFlexWare*边缘平台之间的互联更加简单和安全，旨在帮助企业提高边缘计算部署的灵活性。
此外，AT&T和亚马逊正在探索将亚马逊的Greengrass物联网*平台引入到AT&TFlexWare，为企业开启新的物联网机会。
不难想象下面这种情况：在边缘分析、第三方CDN、政府、公共安全、私人安全和游戏等多种领域内，通信服务提供商拥有的边缘NFVI借助位置邻近的通信服务提供商运营所提供的API，提供期待已久的双边收入模式以促进OTT协作。
功能A功能B功能
N 部署NFV前 12M 备用设备
1 12M 备用设备
2 12M 备用设备
N 多种备用设备每个功能使用M:
1 功能VNFA功能VNFB功能VNFN 服务正常运行时间和冗余 部署NFV后 12M 12M 备用硬件 12M 单一备用硬件N个功能使用MxN:
1 图
6.服务正常运行时间和NFV-SW冗余
7 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 最重要的是，这也使得通信服务提供商能够从这些服务与传统供应商的硬件和OSS控制器紧密挂钩的模式，转变为服务配置更具开放性的模式，并面向更多的独立和第三方软件服务供应商开放，为创新提供更好的选择。
户平面互相融合。
3GPP和BroadbandForum已经开展了一个联合计划，包含FMC标准化的一致时间框架，3GPP版本15中规划的研究工作和版本16中进行的规范工作。
13总体架构如图7所示。
2.45G和固定移动融合 通信服务提供商不仅希望在通用基础设施上托管单独的网络功能，更希望实现真正融合的固定和移动网络。
为了保护通信服务提供商网络投资和收入，FMC计划应运而生。
随着我们在5G方面的投资越来越大，这对于通信服务提供商来说变得越来越重要。
要实现这一点，通信服务提供商需要在固定网络和移动网络之间拥有共同的凭证、策略和用户数据管理。
这最终将导致EPC（用于移动网络）和BNG（用于固定网络）之间的控制和用 基于NFV/SDN的以软件为中心的网络将实现资源共享，避免固定和无线网络中的网络功能重复和单独的过度配置。
新兴的CUPS架构允许在网络的任何层面进行融合。
然而，融合对于网络边缘最为有利，基于业界标准服务器的NFV解决方案可满足性能要求，并支持全面虚拟化以实现极其灵活的架构。
图8总结了向融合固定/5G智能边缘的演进，其中分配了用户平面来实现服务。
5G-FMC：BBF总体架构LTERAN NEWRAN融合 混合接入 NG SG RG 固定AN AGF RG 图
7.拟定的BBF/3GPPFMC架构 融合分组核心网 控制平面 用户平面 互操作 SGFMIF 固定IP网络共存 数据网络
8 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 融合智能边缘：服务和数据平面的分发 最后一英里 中间一英里 接入 本地 城市 vEPC 聚合 区域 核心网核心网 vPEvBNG和vOLT vCPE 固定和移动控制平面 数据中心 FMC：固定和移动用户平面和分布式边缘服务 图
8.分布式边缘数据平面和服务 3网络技术 3.1传统网络平台 基于专用ASIC或NPU的专用硬件网络平台通常是用户平面中的性能领先者，目前每个线卡实例达到n个太字节吞吐量。
临时软件版本有六到九个月的软件发布周期，主要提供控制平面功能改进。
但是，升级能力受到硬件平台的限制，因为软件和硬件之间存在如此紧密的耦合。
服务创新与硬件开发周期直接相关，大约24到36个月，这导致引入新服务的速度缓慢。
在当前的商业环境中，通信服务提供商的竞争已经从大同小异的通信服务提供商转变为更灵活的互联网速度OTT提供商，这种服务创新方式让通信服务提供商处于明显劣势。
传统的ASIC在设计、测试和制造方面价格昂贵。
所需的开发技能集（例如寄存器传输级（RTL）设计和芯片验证）成本高昂且供应不足。
同样，在软件开发中，只有一小部分开发人员对专有平台非常了解，这使开发软件变得更加昂贵和耗时。
然后，这些前期开发和制造成本必须在整个产品生命周期中得到补偿，并且可能成为低销量产品的实质性价格驱动力。
巨大的失败成本使得服务创新变得缓慢而昂贵。
这并不是说ASIC在下一代网络中没有容身之处。
ASIC可以始终用于固定功能传输领域，其中的传输协议栈（OSI的第1层到第4层）已被充分理解/标准化，并且聚合交换速度是重要的技术选择因素。
然而，因为新的竞争形势和对服务灵活性的需求，企业和面向消费者的服务（第5层到第7层）现在必须以更快的速度发展，而这些现象推动它们从主要的运输/交换功能中分离出来，以更适合的基于软件的方式实施。
P4计划8旨在应对这一趋势，并开发统一的网络编程语言，可在多种平台上进行编译，包括基于FPGA和基于NPU的设备。
但是，P4代码仍然需要针对每个硬件平台单独编译，即使在最成熟的编程语言中，平台之间不可避免地出现的任何编译器兼容性问题也会限制其可移植性。
此外，对不同硬件特定映像的需求将限制软件实例的弹性并使资源管理更加复杂。
此外，对于应用感知安全性的需求（特别是随着安全边界分布到NGCO位置），倾向于将英特尔架构优化为这些位置处的多服务平台部署，这是因为（a）它们对于那些位置而言性能完全足够，（b）它们是真正可编程的，（c）它们可以从核心到边缘均匀一致地实施安全策略，且（d）能够实现真正的硬件独立生态系统。
9 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 3.2英特尔架构的网络平台 3.3芯片适用性 随着NFV的成熟，虚拟化网络功能的性能不断提高。
而且，随着对NFV的理解加深，虚拟软件变得越来越先进和高效。
硬件性能的提高不仅得益于摩尔定律的常规性能改进周期，还得益于行业标准服务器中新增的一系列网络硬件加速功能。
VNF的性能现在已达到一定的水平，是在中小型负载站点（例如NGCO边缘站点）中部署的一个有吸引力的选择。
VNF的优点很多。
这种软件在不同服务器之间完全可移植，并允许在不同部署实例之间快速增加或减少，实现弹性很高的部署。
升级周期很短，通常为三到六个月，可以持续升级服务和功能。
它还允许软件和硬件供应商之间完全脱钩，从而减少对单一来源的依赖，并以更优惠的价格提高解决方案的灵活性。
在电信网络中，平台究竟适合采用哪种芯片取决于应用、吞吐量和部署位置，如图10所示。
集中式核心部署需要非常高的吞吐量，但如果能够形成规模经济，则可以容忍较低的灵活性，而基于ASIC/NPU的传输结构可能更适合这些位置。
相反，边缘位置需要支持较低的吞吐量，但需要极大的灵活性，以使用尽可能少的网络设备运行多种服务。
基于英特尔架构的NFV是边缘位置的明智选择。
高 核心网 此外，NFV平台可以更高效地处理非对称流量，因为平台资源可根据上行/下行流量需求动态分配，如图9所示。
在有线和无线 APSreIC-N/NFPVU 传输要求 业务中，上行/上游和下行/下游业务之间存在不对称性。
例如，城市 日本移动网络的流量统计数据表明，上行链路和下行链路之间的 流量比是1:6.6。
14固定网络的消费者流量比也是类似的，只有 企业流量接近对称。
在传统的基于ASIC/NPU的设备中，分配 的芯片资源在上行链路/下行链路吞吐量方面通常是固定的。
在 NFV 虚拟化解决方案中，可以根据需要将芯片资源（如CPU内核、RAM等）分配和重新分配给任一方向的业务功能。
本地 低 这种带宽和资源灵活性在试用新应用（例如新兴的增强现实/虚 灵活性要求 拟现实（AR/VR）服务）时也很有帮助，此时如果这些新应用突 低 高 然被采用/接受，可能迅速改变某个给定地区的上游/下游比率和
图10.原始传输网络架构对传输和灵活性的要求 流量吞吐量。
部署NFV前 设备容量下行链路 下行链路64Gbps 上行链路16Gbps 设备容量上行链路 在非对称负载中，设备容量无法高效利用 图
9.用户平面资源分配 服务网络不对称 上行链路16Gbps 部署NFV后 VNF22个内核 NVFI容量 VNF114个内核 下行链路64Gbps NFV允许为每个功能不对称分配内核数量，以便高效地利用NFV基础设施 用户平面资源分配 10 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 在欧洲、中东和非洲/美国，现有的最后一英里边缘位置通常覆盖数百至数千用户15，在亚太地区人口密集的城市中心，这一数字更高。
然而，铜缆替代趋势（即用光纤服务的中央机房代替传统铜线接入中央机房）正在延续着快速发展势头，将重新定义最后一英里NGCO的规模。
光纤覆盖范围更大，这意味着最后一英里的站点数量会更少，因此本地NGCO将为更多的客户提供服务，可能达到数万名客户。
对于大城市，服务的用户数量约为数十万用户。
这两种情况下的流量都低于集中式部署方法。
图11总结了2017年每个网络位置中固定和无线网络的典型用户数量及相应的预计流量规模。
最后一英里 网络中的典型吞吐量中间一英里 接入 本地 城市 聚合 区域 核心网核心网 数百至数万用户 固定网络：每个站点数十Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数个Gbps，每个用户0.25Mbps 数十万用户 固定网络：每个站点数百Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数十Gbps，每个用户0.25Mbps 2017年的客户数量和典型的网络吞吐量 数百万用户 固定网络：每个站点数千Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数百Gbps，每个用户0.25Mbps 图11.2017年的客户数量和网络吞吐量16 技术发展和新技术的出现使NFV解决方案的性能得到了极大提升。
性能测试表明，NFV已经能够支持固定和无线网络功能的最后一英里和中间一英里流量规模。
实际的vBNG解决方案与边缘BNG需求之间的比较如图12所示，而vEPC解决方案与边缘EPC需求之间的比较如图13所示。
在这两种情况下，NFV解决方案在单台服务器上展现出了满足甚至超过最后一英里和中间一英里部署要求的出色性能，同时还能够支持在相同的硬件上灵活运行其他网络功能。
吞吐量，Gbps吞吐量，Gbps 2017年的BNG边缘吞吐量要求，5万用户， 300 每个用户2Mbps，40%复合年增长率 250 200 vBNG：每台COTS服务器159Gbps， 两个英特尔®至强®CPUE5-2699v3 150 100 50 02014 2015 2016 2017年 图12.边缘BNG要求与NFV性能17 2018 2019 2020 80 vEPC：每台COTS服务器80Gbps， 70 两个英特尔®至强®铂金8170处理器 60 50 2017年的EPC边缘吞吐量要求， 10万用户，每个用户0.25Mbps， 40 40%复合年增长率 30 20 10 vEPC：每台COTS服务器17Gbps， 两个英特尔®至强®CPUE5-2699v3 02014 2015 2016 2017 2018 2019 年 图13.边缘EPC要求与NFV性能18 2020 11 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 3.4面向NGCO的高级英特尔架构网络技术英特尔架构和辅助技术不断添加和扩展高级技术，快速提升了NFV解决方案的性能。
其中一些技术包括： •利用数据平面开发套件（DPDK）、轮询模式驱动程序（PMD）和动态设备个性化（DDP）等技术，对负载均衡功能进行硬件加速，与软件负载均衡解决方案相比，可大幅提升性能。
•为VNF数据包处理实施“运行至完成”（RTC）模型，为网络提供了至关重要的实时处理功能。
4结论 通信服务提供商一直在推动重大网络转型，以实现更高的效率、灵活性和恢复能力，同时降低成本，发掘新的商业机会。
这种转变正在演变出几种主要趋势： •NFV/SDN，将网络转向以软件为中心的解决方案，支持高度灵活的动态服务配置，同时将软件与硬件分离并使供应链更加精简和高效。
•CORD有力推动在边缘部署功能，以支持全新用例和业务模式。
•使用硬件加速数据包转发，如SR-IOV。
•平衡的I/O系统，可以更快地发现、配置和改进外围设备的性能，并确保双路服务器具备确定性行为和更高的使用效率。
•使用英特尔®QuickAssist技术（英特尔®QAT）内置的硬件加速加密/解密功能。
•在网卡上添加FPGA，使供应商能够实施创新的目标硬件加速技术来提升性能。
所有这些技术都允许采用基于英特尔架构的NFV解决方案来达到所需的性能级别，因而成为网络功能边缘部署的最佳选择。
•CUPS将控制与用户平面分离，支持在合适位置以最高效配置单独部署每个平面。
•5G，支持多种新的移动应用案例，并为移动网络运营商带来新的机遇。
•FMC，将支持移动和固定网络之间的控制和用户平面完全融合，并使通信服务提供商能够借助新的用户服务保护投资和收入。
虽然传统的基于ASIC和NPU的网络平台可以提供非常高的吞吐量，但它们缺乏敏捷边缘部署所需的灵活性和可移植性。
英特尔在其架构中引入了大量新技术，以实现NFV性能的持续提升。
因此，NFV性能一直在稳步提升，其吞吐量性能现已能够支持行业标准服务器经济高效地在NGCO边缘部署网络功能。
NFV具有更高的灵活性和可移植性，支持规模经济和全新功能，并能够带来以硬件为中心的解决方案无法实现的新商机，堪称边缘部署的绝佳选择。
12 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 术语表 术语AR/VRASICBNGCAGRCDNCGNATCOCORDCOTSCPUCoSPCUPSDDoSDDPDPDKDPIEPCETSIFMCFPGAFWFWAIPSISGMPLSNATNFVNFVINICNPUPEPMDOLTOSSOTTRANRSSRTCRTLSDNSR-IOVSTBTEMVIMVMVNF 描述增强现实/虚拟现实专用集成电路宽带网络网关复合年增长率内容分发网络运营商级NAT中心机房中心机房重构为数据中心商用现货中央处理器通信服务提供商控制用户平面分离分布式拒绝服务动态设备个性化数据平面开发套件深度包检测移动演进分组核心网欧洲电信标准协会固定移动融合现场可编程门阵列防火墙固定无线接入入侵防御系统行业规范组多协议标签交换网络地址转换网络功能虚拟化NFV基础设施网络接口控制器网络处理单元提供商边缘路由器轮询模式驱动程序光学线路终端运营支撑系统基于互联网的服务无线接入网络接收方调整运行至完成寄存器传输级软件定义网络单根I/O虚拟化机顶盒电信设备制造商虚拟基础设施管理器虚拟机虚拟网络功能 13 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 平台参考 LightReading*提供的参考平台EANTC*-Nokia*测试报告DatapathVM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2699v3@2.30GHz（18核）内存（KB）......................65934776NIC...........................4个英特尔®以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe*版本.......................PCIe2.0x8控制VM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2687Wv3@3.10GHz（10核）内存（KB）......................131998316NIC...........................4个英特尔®以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8SAEGW（OAM、LB和MGVM）硬件...........................HP*C7000刀片系统刀片类型........................ProLiant*BL460cGen9Server刀片互连托架........................6125XLG刀片式交换机处理器（类型，时钟速度）.............2个英特尔®至强®CPUE5-2680v3@2.50GHz（12核）内存（GB）......................128NIC...........................HP以太网10Gb2端口560FLBPCI夹层卡.......................HP以太网10Gb2端口560MePDG的MG处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2699v3@2.30GHz（18核）内存（KB）......................65934776NIC...........................4个英特尔公司以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8用于ePDG的LB和OAM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2687Wv3@3.10GHz（10核）内存（KB）......................131998316NIC...........................4个英特尔公司以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8主机上运行的软件主机操作系统和内核版本...............CentOS*Linux*版本7.0.1406（内核）3.10.0-123.9.3.el7.x86_64Libvirt版本......................libvirt-1.2.17-13.el7_2.2.x86_64QEMU/KVM*版本..................qemu-kwn-ev-2.1.2-23.el7_1.8.1.x86_64 14 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 引用的资源 1/NFV/NFV_White_Paper.pdf2参阅IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素），第13页： -trends-drivers-market-report-regional-h1-20173http:///c/dam/en/us/solutions/collateral/service-provider/plete-white- paper-c11-481360.pdf4https:///5https:///about/6https:///7http://oneweb.world/8https:///9参阅和/blog/dyn-analysis- summary-of-friday-october-21-attack/10/document/7945849/11https:///standards-and-software/major-projects/cloud-central-office12参阅CiscoVNI2015-2026/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/working- plete-white-paper-c11-481360.pdf、/c/dam/en/us/solutions/collateral/
service-provider/plete-white-paper-c11-481360.pdf和/c/
13/news-events/3gpp-news/1287-3gpp-and-the-broadband-forum-collaborate-on-fixed-mobileconvergence-standards
14https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2370-2015-PDF-E.pdf15ess-services-reports16图11的吞吐量和用户数量基于英特尔对所有主要地理位置的多家一级通信服务提供商进行的访谈。
172017年BNG边缘吞吐量要求基于英特尔对所有主要地理位置的多家一级通信服务提供商进行的访谈，其中复合年增长率40%被选定为高复合年增长率，这是基于研究报告IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素）得出的（参见尾注1）。
COTS服务器的159Gbps性能基于EANTC和诺基亚进行的测试，在此测试中发现单个英特尔®至强®处理器E5-2699v3的吞吐量可达到79.5Gbps。
配置：参阅“平台参考”部分。
完整报告可在-ip/new-ip/validatingnokias-ip-routing-and-mobile-gateway-vnfs/d/d-id/720902获取。
182017年EPC边缘吞吐量要求基于英特尔对所有主要地理位置的多个一级通信服务提供商进行的访谈，其中复合年增长率40%被选定为高复合年增长率，这是基于研究报告IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素）得出的（参见末尾注释1）。
COTS服务器的17Gbps性能是基于EANTC和诺基亚进行的测试，在此测试中发现单个英特尔®至强®处理器E5-2699v3的吞吐量可达到8.5Gbps。
配置：参阅“平台参考”部分。
完整报告可在-ip/new-ip/validatingnokias-ip-routing-and-mobile-gateway-vnfs/d/d-id/720902获取。
80Gbps性能基于爱立信进行的测试。
模拟一个拥有260万移动宽带用户的无线接入网络，每个用户的平均速度为15kbps，平均包大小为650字节。
配置：2个英特尔®至强®铂金处理器8170处理器，2个英特尔®以太网融合网络适配器x71040GbE。
每个服务器运行2个EPGVM，每个VM有50个vCPU，配备32GBRAM。
有关更多信息，参阅/virtual-epc-capacity-evolution。
15 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 更多资源 •/deliver/etsi_gs/NFV/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV001v010101p.pdf•/news-events/3gpp-news/1882-cups•/story/att_expands_relationship_we_aws.html•flix-finishes-its-massive-migration-to-the-amazon-cloud/•eleratingNFVProtoApplicationwithilleFlexibleHashFilter（通过ille灵活哈希过滤器加速NFV原型应用）， 作者：AndreyChilikin和XavierSimonart•DataCenterSolutionsIntel®Controller700SeriesSoftwareEnhancementsDynamicDevicePersonalization (DDP):TunnelledMPLSUseCase（数据中心解决方案英特尔®以太网控制器700系列软件增强动态设备个性化（DDP）：隧道式MPLS应用案例）•英特尔电信服务器需求规范，文档编号571467••https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and-Seminars/201612/Documents/slides/12-China_work_architecture.pdf•/products/series/125191/Intel-Xeon-Scalable-Processors•/#@PanelLabel595•/intel-quickassist-technology 英特尔技术特性和优势取决于系统配置，并可能需要支持的硬件、软件或服务得以激活。
产品性能会基于系统配置有所变化。
没有计算机系统是绝对安全的。
更多信息，请见
，或从原始设备制造商或零售商处获得更多信息。
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诸如
SYSmark和MobileMark等测试均系基于特定计算机系统、硬件、软件、操作系统及功能。
上述任何要素的变动都有可能导致测试结果的变化。
请参考其他信息及性能测试（包括结合其他产品使用时的运行性能）以对目标产品进行全面评估。
有关更多完整信息，请访问。
基准性能测试结果在实施近期针对“Spectre”和“Meltdown”漏洞的软件补丁和固件更新之前发布。
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描述的成本降低情景均旨在在特定情况和配置中举例说明特定英特尔产品如何影响未来成本并提供成本节约。
情况均不同。
英特尔不保证任何成本或成本降低。
英特尔、英特尔标识、至强是英特尔公司或其子公司在美国和/或其他国家的商标。
*
其他的名称和品牌可能是其他所有者的资产。
©英特尔公司版权所有 0218/DO/MESH/PDF 请回收利用
执行概要 目录 摘要................................1执行概要.............................11电信网络转型.......................2 1.1成本和竞争是变革的推动力.......21.2演变为以软件为中心的分布式融合网络..........................21.3演化到可编程网络...............42演进的网络架构.....................42.1以软件为中心的网络的优势.......4 2.1.1灵活的服务配置.............42.1.2快速的服务配置.............42.1.3基于IT的新网络成本模型....52.2控制和用户平面分离.............52.3边缘部署.......................72.3.1网络服务要求...............72.3.2技术驱动因素...............72.3.3NGCO和合作机会..........72.45G和固定移动融合..............83网络技术...........................93.1传统网络平台...................93.2英特尔架构的网络平台..........103.3芯片适用性....................103.4面向NGCO的高级英特尔架构网络技术.........................124结论..............................12术语表..............................13平台参考............................14引用的资源..........................15更多资源............................16 通信服务提供商在寻求更大的灵活性、新的商业模式和更低成本时，仍继续采用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）。
而SDN和NFV也在推动着通信服务提供商传统中心机房（CentralOffice,CO）边缘演进方法的重大变革。
随着由运营商主导的欧洲电信标准协会（ETSI）的NFV行业规范组（ISG）的出现，以SDN/NFV为中心的网络转型始于2012年11月。
1许多最初定义的NFV应用案例引用了可在运营商的边缘网络中作为虚拟网络功能（VNF）托管的现有功能和服务，例如： •内容分发网络虚拟化（vCDN） •用户端设备虚拟化（vCPE） •固定接入网络虚拟化 •移动核心网络虚拟化 •无线接入网络虚拟化（vRAN） •流量分析、优化和安全网络功能虚拟化 上述每种方案都提供了相应的应用场景，使得在通信服务提供商边缘托管相关VNF服务能发挥出位置（边缘）优势。
功能或服务更贴近终端用户可带来的优势包括：提高网络恢复能力，降低延迟和抖动，降低通信服务提供商核心网络负载，而且可以促成新的服务、业务伙伴关系和创收模式。
有关方面已经开始实施各种相关计划，以指定和标准化有关边缘分布的推动技术，包括控制与用户平面分离（CUPS）和中心机房重构为数据中心*（CORD*）。
目的是促进BroadbandForum（宽带论坛）*中的固定网络和3GPP5G标准化工作中的移动网络。
NFV/SDN、CUPS和CORD的结合极大地促进了固定和移动网络的融合，实现了此前对于单一融合网络的承诺。
这些举措对于5G网络非常重要，鉴于成本压力和5G对于技术的严格要求，这种融合几乎是不可避免的。
为了满足新的以软件为中心的网络模式的需求，可对传统设备进行升级，使之更具可配置性和可编程性。
支持专用网络芯片编程语言（如编写协议无关的包处理器，即P4） 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 的新型和传统硬件也正在成为主流，可以实现此类编程功能。
与此同时，行业标准服务器的功能正在稳步提高，以匹配硬件设备的网络功能，此外，还通过更灵活的软件许可模式提供了所需的灵活性、代码可移植性以及更低的成本。
鉴于这一技术发展趋势，本文讨论了英特尔在下一代中心机房（NGCO）中扮演的角色。
NGCO是支持SDN和NFV的通信服务提供商站点，旨在提供灵活的有线或移动网络基础设施以及相关的服务交付。
业界在最新的英特尔®至强®可扩展处理器上见证的VNF性能再次证明了这是5G和固定边缘网络演进的最佳选择。
1电信网络转型 SDN和NFV的发展、云服务的日渐普及，外加即将到来的早期5G架构，正在推动通信服务提供商计划、部署和管理基础设施的方式发生根本变化。
这种网络演进的其中一个结果是诞生一种基于开放平台的生态系统网络方法，能够以前所未有的方式实现新的商业模式，并与基于互联网的服务提供商和其他垂直行业建立合作关系。
1.1成本和竞争是变革的推动力与过去几年不同的是，如今以宽带为主的移动流量正逐渐与收入增长脱钩。
用户支付的流量服务费用降低，导致了收入增长停滞，但支持流量增长（比如容量、覆盖范围以及服务质量升级）所需要的成本却快速增加，速度超过了预计的收入增长。
传统通信设备价格以每年10%-15%的速度下降，而流量增长保持在每年30%。
2因此，通信服务提供商现在必须探索降低成本和建立新服务的备选方法，以便能够快速有效地探索或发展新的服务和收入来源。
流量收入 以语音业务为主的收入 20142015 2016 2017 以非语音业务为主的收入 201820192020 2021 2022 年 图
1.流量增长3与收入趋势
4 除了收入下降压力之外，在盈利可观的互联网服务领域，通信服务提供商还面临OTT服务提供商的竞争挑战。
谷歌*发布的ProjectFi*5意味着谷歌有意进入网络服务配置市场。
Facebook*的TIP*6项目具有明确的OTT趋势，推进了新技术的协作，检验新业务方法，并且刺激电信领域的新投资。
谷歌与RailTel*的合作，加上Facebook推出的ExpressWi-Fi计划，使缺乏移动网络连接的地区能够访问互联网。
像OneWeb*7这样的新进入者计划在2019年发射卫星，以在全球范围内提供高速宽带。
这些公司依托云基础设施中的软件来开发解决方案和OTT托管服务，并为客户提供快速的服务发布和更新，在这种模式下，网络仅仅是向目标客户交付服务的管道。
作为回应，通信服务提供商必须重新定义和转变自身在提供新的和现有的基础设施和服务时的方式，从而能够在这种新秩序中与OTT竞争。
由于采用了软件可编程网络，因此通信服务提供商能够以更具有战略性的角度来考虑什么情况下与这些对手合作、什么情况下展开竞争。
这还使得通信服务提供商能够转变内部组织、程序、运营支撑系统（OSS）和客户参与模型。
这样，通信服务提供商就能提供数字服务领域所需的自动化（降低成本和提高效率）和服务敏捷性。
1.2演变为以软件为中心的分布式融合网络 自ETSI于2012年发布NFV白皮书以来，业界的标准制定活动一直致力于将技术承诺变为现实。
目前正在进行多项标准化工作：BroadbandForum着眼于固定网络，3GPP着眼于无线网络，其他联盟着眼于以NFV/SDN为中心的网络架构（比如CORD）的多个方面。
这些标准证明了业内对于相关问题的陈述已趋于成熟，而且通信服务提供商和供应商有意愿改变通信服务提供商的边缘和中心机房环境，以实现这些新的灵活的服务交付模式。
图2展示了组成分布式架构的一些关键虚拟化组件。
分布级别根据网络支持的服务而异。
我们预计移动基础设施将被分发到中间一英里站点，以服务于庞大而持续的流量复合年增长率。
对于延迟非常低的应用，移动用户平面将直接分发到最后一英里站点或靠近基站本身。
另一个新兴的变革力量是宽带有线基础设施的持续升级，其中通信服务提供商继续将光纤光缆推向家庭或路边（FTTH/FTTC）场景。
与此同时，传统铜缆中心机房（CO）正在“消失”，也就是说，它正在被主要基于无源光网络（PON）的光纤馈电的中心机房所取代。
这些设施的覆盖面远远超过铜缆中心机房，使得为客户提供服务所需的中心机房数量得以减少，因而只需更少的分布式中心机房即可为特定人群提供服务。
2 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 不断演进的电信架构的主要特征 移动核心网至少分发到这里。
PCRFSDN LI 控制 VIM PE IWF分析器 5G 最后一英里 中间一英里 Wi-Fi vOLT、vCPE、BNG迁移到此处，实现固定移动网络融合 家用图
2.电信架构的演变 SEG 可扩展 分布式 TDF/DPI/策略/计费 容错 DPIVOFW SGW TDFNATOSS…PGW CDNDNSMME VO ToR复合体 PE 这些新的中心机房还融合了新的宽带无线技术，以启动固定无线接入（FWA）承载，作为5G和PON升级的最后一英里。
除了这些举措之外，许多通信服务提供商还在积极推行CUPS（支持VNF数据平面和用户平面单独虚拟化）和CORD，并将改变节点功能的设计方式以及构建和编排站点的方式。
这些努力相当于是以大量移动部件推动了网络基础设施的变革。
图3中显示了英特尔NGCO迷你数据中心架构。
其中包括行业标准服务器、标准存储和交换基础设施。
作为NGCO参考设计的一部分，英特尔将在同一个复合体中启用多种网关类型（EPC、BNG和CMTS），基于裸机、虚拟机和容器的灵活混合，满足NGCO的FMC交付要求。
这种迷你数据中心也将实现相关的服务交付，同样是使用行业标准服务器。
固定网络通信服务提供商采用分解式网络，其中的网络功能（如防火墙、BNG或SBC）独立于实现数据平面中传输数据包转发的硬件。
服务
1 服务
2 服务
N 在由5G的主要应用案例驱动的无线网络中，类似的服务分离正在出现，以增强关键应用的宽带，实现超低延迟和可靠通信，形成可扩展的机器对机器（M2M）通信。
5G的回程要求还需要广泛的基础设施，在吞吐量、延迟、抖动和同步方面具有相当高的服务质量（QoS）要求。
这一切都会导致网络边缘发生融合，因此所有地区的通信服务提供商都在探索网络边缘和最后一英里的固定与移动融合（FMC）基础设施。
在这个跨通信服务提供商、TEM和芯片制造商的新架构中，大家都在争夺话语权。
下一代中心机房（NGCO）的概念已经出现，它是一个以光纤为主的中心机房，将支持固定和移动运营商，并且能够为更多用户提供服务。
NGCO在实施功能时将更加注重以软件为中心，这使NGCO能够部署更灵活的新服务。
NGCO旨在充当本地边缘数据中心，与传统集中式数据中心相比，占地面积更小且功耗更低。
EPC/5G用户平面 vCMTS vBNG/vCPE用户平面 裸机-容器-OVS-VMM 英特尔®至强®可扩展处理器 英特尔®至强®可扩展处理器 英特尔®至强®可扩展处理器 下一代TB级叶交换机-1UJBOD Power3U 图
3.英特尔NGCO迷你数据中心架构
3 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 1.3演化到可编程网络 随着新网络架构的进步，传统网络设备提供商正在采用可配置性更高、可编程性更强的虚拟化架构，这些架构可根据需要来支持CUPS、SDN和新服务。
与此同时，基于现场可编程门阵列（FPGA）、网络处理单元（NPU）或其他专有可编程ASIC（支持P4等网络编程语言）的新型高度可编程的解决方案也正在兴起。
P4（编写协议无关的包处理器）是许多芯片供应商都支持的开源域数据包转发编程语言。
8此类编程语言比传统的ASIC设备具有更大的灵活性，能够对新的用户平面封装、元数据和行为进行编程，而无需额外的芯片开发周期，虽然仍然需要为每种所需技术编译网络应用。
然而，结果表明，增长最快且采用率最高的技术是网络功能虚拟化，这种虚拟化技术是通过在行业标准服务器上运行的软件来实现的。
NFV解决方案提供了极高的灵活性、可扩展性和代码可移植性（生态系统），并且性能一直在稳步提升（如第3.3节所述），因此这些服务器的吞吐量能够成为边缘NGCO部署的理想选择。
2演进的网络架构 2.1以软件为中心的网络的优势 随着业界在NFV方面获得更多经验，通信服务提供商认识到，以软件为中心的方法所提供的灵活性使得单边NFVI平台能够满足固定和无线网络的消费者、家庭和企业客户群多样化的新服务需求。
这种以软件为中心的方法使通信服务提供商能够快速部署新的服务，包括本地化部署以用于市场测试，将失败和后续取消服务的成本降至最低。
2.1.1灵活的服务配置 分布式网络提供了更灵活的服务配置方法。
例如，随着物联网设备数量的增加，它们受到安全攻击的可能性也在增加。
最近的分布式拒绝服务（DDoS）攻击表明，大规模DDoS攻击可能会产生过多的流量并威胁网络的稳定性。
9在网络边缘防止这种攻击有巨大的好处，因为可以将恶意攻击拦截在门外，避免对核心或非网络服务造成负载和中断。
分布式NFV安全应用非常适合确保网络边缘的安全。
例如，可以配置和部署DDoS阻止过滤器以在几秒钟内抵消攻击。
通过将安全实施转移到边缘NFV，这种方法还可以降低新应用和设备的安全防护难度。
10 对于企业客户而言，vCPE应用案例被视为一个具有计算能力和远程部署灵活性的平台，允许通信服务提供商在提供核心网络服务之外销售可选服务（防火墙、入侵防御、WAN加速、统一通信等）。
这些服务是计算密集型的，因此非常适合以软件方式作为VNF实施。
这种方法能够以较低的成本实现托管服务追加销售所采用的“先试后买”方式，使得部署网上服务试用捆绑包的成本显著降低，并且不需要昂贵的CPE升级和现场访问新服务，同时缩短了获取收入的时间。
在移动网络中，vEPC/v5GCN（虚拟移动演进分组核心网/虚拟化5G核心网络）将有助于在边缘提供附加功能和服务，并通过远程升级这些VNF实现网络无缝过渡到5G。
然后，可以根据需要提供延迟非常低的应用，如AR/VR、触觉互联网、自动化和互联汽车。
在边缘配置动态服务的另一个显著优势是可以在网络中断期间在本地部署最需要的服务并确定优先级，从而提高网络的恢复能力。
在基础设施可能遭到破坏的灾区，这一点尤为重要。
分布式NFV网络的固有恢复能力是NFV计划的关键催化剂。
配置灵活性还使得提供商能够根据一天中的时间提供具有不同需求的相同NFVI资源：例如，随着客户将数据使用从郊区的家庭迁移到工作所在的城市（移动），然后在经过一天之后再次回到家中，宽带网关（BNG）和移动演进分组核心网（EPC）网关之间的维度（宽带）会动态变化。
晚上在家里流式传输视频时，郊区BNG资源会通过远程实例化新VNF而得到扩展，并且在固定郊区网络处于较低负载的当天重新分配给EPC。
2.1.2快速的服务配置 SDN/NFV还有助于缩短从客户订购服务到服务完成配置的时间。
目前，通信服务提供商正在通过整合SDN控制器和NFV管理和编排（MANO）堆栈来转变OSS和BSS系统，在软件中快速创建新服务，从而为客户提供即时订购门户。
这种自动化和自适应水平使通信服务提供商能够将服务配置方式从几乎全部为手动过程（涉及库存或订购特定硬件，并需要配置OSS控制器）转变为更加自动化的远程服务配置流程。
4 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 目前，要在固定网络中配置消费者（数据、语音和视频）和企业（例如VPN）服务，通常涉及在多业务边缘路由器上配置不同类型的服务功能。
BNG通常提供家庭宽带互联网服务，而提供商边缘路由器（PE）通常连接企业不动产，通过运营商的多协议标签交换（MPLS）网络为企业提供全球VPN连接。
更好地与收入预计保持一致，而不是根据传统的资本支出驱动的预算模型来购买服务和扩展设备。
NFV/SDN允许通信服务提供商将软件与硬件分离，从而重塑供应商生态系统，实现更加优化的供应链。
竞争加剧促使供应商在为联网VNF提供的许可类型方面必须更具创新性和灵活性。
转向边缘托管的VNF可以让运营商更灵活地配置此类服务。
例如，农村非商业地区只需BNG部署，而在城市或商业中心，城镇居民需要BNG，并且需要额外的PE功能来提供必要的企业服务。
在行业标准服务器上部署虚拟化BNG和PE服务在成本和时间方面具有优势，这些服务器的性能范围适用于边缘部署，同时提供极高的灵活性并且可以针对多种服务重复使用硬件。
相同的BNG或PE路由器VNF可以在任何位置的任何标准英特尔架构平台上运行，从而实现可移植性和可扩展性极高的架构。
类似地，在移动网络中，消费者和企业服务通常要经过不同的网络功能。
消费者流量要经过Gi-LAN功能，例如深度包检测（DPI）、视频/Web优化和CGNAT，而企业流量通常要经过VPN功能。
这些VNF按照固定域的需要进行部署。
即将到来的5G网络将需要处理高数据吞吐量和低延迟，因此分布式网络架构和边缘主机托管对于一些核心网络功能必不可少。
在边缘部署的VNF最适合处理移动用户所需的灵活性和动态服务配置。
在企业和消费者流量之间共享资源并根据特定位置和一天中不同时间的需求动态地重新分配这些资源是有意义的，与使用专用设备相比，这减少了过度配置。
随着这一发展，相同的英特尔架构资源可以在服务于固定、住宅和企业服务的VNF之间动态共享，我们看到3GPP和BroadbandForum（BBF）现在已开始进行类似标准化的技术研究。
2.1.3基于IT的新网络成本模型 采用基于软件的网络服务让通信服务提供商有机会研究基于使用量或“followthesun”的企业许可模式。
在这个模型中，通信服务提供商可以转而采用更多的基于使用量的运营支出模型，从而 新的软件许可模式已经将传统的永久许可（包含了升级）替换为更精细的付费升级或基于订阅的许可模式，甚至可能包括硬件租赁以作为服务来提供网络功能。
许可证规模的度量单位也从基于安装量的联网容量的许可模式，发展为基于实际使用、用户数量、交易甚至特定用例计费的许可模式。
这种方法为通信服务提供商提供了巨大的灵活性，可以挑选最具成本效益的许可模式，选出最符合服务要求的供应商。
灵活的许可模式也可以直接惠及企业和消费者，因为他们可以选择最合适的服务和功能组合，以及他们期望的功能和价位。
2.2控制和用户平面分离 通过NFV可以更轻松地迁移到CUPS架构，其中，控制平面可以与对应的用户平面部署在不同的网络位置中。
5G架构将广泛依赖CUPS来实现独立可扩展的控制和数据平面。
EPC设备已经支持3GPP版本14中的CUPS，并允许在硬件用户平面和虚拟化控制平面之间进行混用和匹配。
固定网络中的CUPS标准化工作11正在进行中，一旦确定，将实现有利情况下网络功能的虚拟化。
例如，虚拟化控制平面可以在高负载时段内弹性扩展，例如，中断后重新连接，与基于硬件的用户平面实施的约束无关。
移动网络中的包转发引擎的服务分离如图4所示，固定网络中的包转发引擎的服务分离如图5所示。
在VNF实施中，网络功能独立于在数据平面中实施数据包转发的硬件，并且可以在任何标准服务器或云中的任何位置运行。
5 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 如今的移动核心网移动核心网设备 服务：•MME•HSS•PCRF•SGW•PGW•Gi-LAN数据平面包移动器 图4.4G和5G移动网络中的服务分离 如今的PE/BNG路由器BNG-PE路由器 线卡服务：•BRAS•CG-NAT•FW•IDS/IPS•CDN•IPVPN数据平面包移动器 图
5.固定网络中的服务分离 移动网络：NFV和分离核心网已分离 路由器 服务服务：•IPVPN数据平面底层包 移动器 服务迁移到VNF NGCO中的无线网络服务vGW 服务： •vMME、vHSS、vPCRF、SGWCP和PGWCP •AUSF、UDM、PCF、AMF、SMF和UPF •Gi-LANCP NFVI服务器+交换机 覆盖包服务 移动网络：增值服务与包转发引擎相分离 固定网络：NFV和分离路由器已分离 路由器 服务服务：•IPVPN数据平面底层包 移动器固定网络：增值服务与包转发引擎相分离 服务迁移到VNF NGCO中的固定网络服务vGW 服务：•vGW服务•vBRAS•vCG-NAT•vFW•vIDS/IPS•vCDN•vIP-VPN NFVI服务器+交换机 覆盖包服务
6 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 2.3边缘部署 2.3.2技术驱动因素 NFV不仅允许运营商将网络功能与硬件分离，还允许将网络功能与位置分离。
因此，可以根据需要以经济高效的方式配置功能，包括NGCO或运营商网络内的更深处（如有需要）。
2.3.1网络服务要求 网络可靠性的提高是边缘网络部署的一个重要方面。
根据目前的典型设备和服务正常运行时间要求，硬件冗余模型必不可少，要求以1:1或1:N的方式复制设备或刀片服务器，确保所有用户流量得到保护。
保护（软件和硬件）设备必须由同一供应商提供。
从采购、占地和维护的角度来看，这是相当昂贵的。
NFV可实现更灵活的N:1或M:N应用冗余模型，其中VNF（例如，vEPC）可实例化为托管在行业标准服务器上的备用软件实体，以便按照用户的情况，以更低的成本保护更活跃的VNF实例。
这种先进的冗余还可以在分层模型中实现，这样，集中式保护VNF就可以保护许多接入位置VNF。
在出现故障时，流量可以快速切换到备用VNF实例。
具体情况请参见图
6。
随着消费者推动OTT服务使用的增长，4K视频的即将到来，外加越来越多的互联家庭/企业设备，以及机器对机器（M2M）设备连接的预期增长，将导致固定和无线网络上的数据流量持续增加，年均复合增长率大约为30%。
12为了应对这一巨大的流量增长，通信服务提供商计划将固定和无线应用的传统集中式功能迁移到边缘。
这可以减少核心网络上的负载，使通信服务提供商能够分发内容，并可以实现基于分布式架构的新服务。
例如在移动领域，EPC用户平面已经迁移到城域网，如图8（分布式边缘数据平面和服务）所示。
由于需要支持大量流量，因此固定无线接入将进一步加剧这一趋势。
此外，随着无线接入网络的虚拟化（vRAN）变得越来越可行，vRAN基带单元也将在最后一英里部署。
类似地，在固定网络中，大规模的FTTxPON部署（vBNG）以及虚拟光线路终端（vOLT）和vCPE解决方案的日益普及，正在推动这些功能迁移到最后一英里的位置。
灵活的边缘/NGCO平台方法使通信服务提供商能够采用SDN/NFV最佳实践来构建ETSIISG成立时所设想的可扩展边缘企业、移动和家庭服务。
它支持在同一个边缘平台上实例化用户平面（vCPE、vBNG和vEPC）、高级企业安全（虚拟防火墙（即vFW）、入侵防御系统（即IPS））、消费者安全（家长控制）和视频服务（vCDN）、虚拟机顶盒（即vSTB））等所需的各种软件VNF的部署。
该方法的灵活性为与OTT/服务供应商建立收入共享模式提供了机会，这些供应商需要接入这种关键的支持网络的基础设施，以改善服务的延迟或地理位置。
2.3.3NGCO和合作机会 AT&T*和亚马逊*最近宣布扩展合作伙伴关系，使亚马逊云服务与AT&TFlexWare*边缘平台之间的互联更加简单和安全，旨在帮助企业提高边缘计算部署的灵活性。
此外，AT&T和亚马逊正在探索将亚马逊的Greengrass物联网*平台引入到AT&TFlexWare，为企业开启新的物联网机会。
不难想象下面这种情况：在边缘分析、第三方CDN、政府、公共安全、私人安全和游戏等多种领域内，通信服务提供商拥有的边缘NFVI借助位置邻近的通信服务提供商运营所提供的API，提供期待已久的双边收入模式以促进OTT协作。
功能A功能B功能
N 部署NFV前 12M 备用设备
1 12M 备用设备
2 12M 备用设备
N 多种备用设备每个功能使用M:
1 功能VNFA功能VNFB功能VNFN 服务正常运行时间和冗余 部署NFV后 12M 12M 备用硬件 12M 单一备用硬件N个功能使用MxN:
1 图
6.服务正常运行时间和NFV-SW冗余
7 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 最重要的是，这也使得通信服务提供商能够从这些服务与传统供应商的硬件和OSS控制器紧密挂钩的模式，转变为服务配置更具开放性的模式，并面向更多的独立和第三方软件服务供应商开放，为创新提供更好的选择。
户平面互相融合。
3GPP和BroadbandForum已经开展了一个联合计划，包含FMC标准化的一致时间框架，3GPP版本15中规划的研究工作和版本16中进行的规范工作。
13总体架构如图7所示。
2.45G和固定移动融合 通信服务提供商不仅希望在通用基础设施上托管单独的网络功能，更希望实现真正融合的固定和移动网络。
为了保护通信服务提供商网络投资和收入，FMC计划应运而生。
随着我们在5G方面的投资越来越大，这对于通信服务提供商来说变得越来越重要。
要实现这一点，通信服务提供商需要在固定网络和移动网络之间拥有共同的凭证、策略和用户数据管理。
这最终将导致EPC（用于移动网络）和BNG（用于固定网络）之间的控制和用 基于NFV/SDN的以软件为中心的网络将实现资源共享，避免固定和无线网络中的网络功能重复和单独的过度配置。
新兴的CUPS架构允许在网络的任何层面进行融合。
然而，融合对于网络边缘最为有利，基于业界标准服务器的NFV解决方案可满足性能要求，并支持全面虚拟化以实现极其灵活的架构。
图8总结了向融合固定/5G智能边缘的演进，其中分配了用户平面来实现服务。
5G-FMC：BBF总体架构LTERAN NEWRAN融合 混合接入 NG SG RG 固定AN AGF RG 图
7.拟定的BBF/3GPPFMC架构 融合分组核心网 控制平面 用户平面 互操作 SGFMIF 固定IP网络共存 数据网络
8 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 融合智能边缘：服务和数据平面的分发 最后一英里 中间一英里 接入 本地 城市 vEPC 聚合 区域 核心网核心网 vPEvBNG和vOLT vCPE 固定和移动控制平面 数据中心 FMC：固定和移动用户平面和分布式边缘服务 图
8.分布式边缘数据平面和服务 3网络技术 3.1传统网络平台 基于专用ASIC或NPU的专用硬件网络平台通常是用户平面中的性能领先者，目前每个线卡实例达到n个太字节吞吐量。
临时软件版本有六到九个月的软件发布周期，主要提供控制平面功能改进。
但是，升级能力受到硬件平台的限制，因为软件和硬件之间存在如此紧密的耦合。
服务创新与硬件开发周期直接相关，大约24到36个月，这导致引入新服务的速度缓慢。
在当前的商业环境中，通信服务提供商的竞争已经从大同小异的通信服务提供商转变为更灵活的互联网速度OTT提供商，这种服务创新方式让通信服务提供商处于明显劣势。
传统的ASIC在设计、测试和制造方面价格昂贵。
所需的开发技能集（例如寄存器传输级（RTL）设计和芯片验证）成本高昂且供应不足。
同样，在软件开发中，只有一小部分开发人员对专有平台非常了解，这使开发软件变得更加昂贵和耗时。
然后，这些前期开发和制造成本必须在整个产品生命周期中得到补偿，并且可能成为低销量产品的实质性价格驱动力。
巨大的失败成本使得服务创新变得缓慢而昂贵。
这并不是说ASIC在下一代网络中没有容身之处。
ASIC可以始终用于固定功能传输领域，其中的传输协议栈（OSI的第1层到第4层）已被充分理解/标准化，并且聚合交换速度是重要的技术选择因素。
然而，因为新的竞争形势和对服务灵活性的需求，企业和面向消费者的服务（第5层到第7层）现在必须以更快的速度发展，而这些现象推动它们从主要的运输/交换功能中分离出来，以更适合的基于软件的方式实施。
P4计划8旨在应对这一趋势，并开发统一的网络编程语言，可在多种平台上进行编译，包括基于FPGA和基于NPU的设备。
但是，P4代码仍然需要针对每个硬件平台单独编译，即使在最成熟的编程语言中，平台之间不可避免地出现的任何编译器兼容性问题也会限制其可移植性。
此外，对不同硬件特定映像的需求将限制软件实例的弹性并使资源管理更加复杂。
此外，对于应用感知安全性的需求（特别是随着安全边界分布到NGCO位置），倾向于将英特尔架构优化为这些位置处的多服务平台部署，这是因为（a）它们对于那些位置而言性能完全足够，（b）它们是真正可编程的，（c）它们可以从核心到边缘均匀一致地实施安全策略，且（d）能够实现真正的硬件独立生态系统。
9 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 3.2英特尔架构的网络平台 3.3芯片适用性 随着NFV的成熟，虚拟化网络功能的性能不断提高。
而且，随着对NFV的理解加深，虚拟软件变得越来越先进和高效。
硬件性能的提高不仅得益于摩尔定律的常规性能改进周期，还得益于行业标准服务器中新增的一系列网络硬件加速功能。
VNF的性能现在已达到一定的水平，是在中小型负载站点（例如NGCO边缘站点）中部署的一个有吸引力的选择。
VNF的优点很多。
这种软件在不同服务器之间完全可移植，并允许在不同部署实例之间快速增加或减少，实现弹性很高的部署。
升级周期很短，通常为三到六个月，可以持续升级服务和功能。
它还允许软件和硬件供应商之间完全脱钩，从而减少对单一来源的依赖，并以更优惠的价格提高解决方案的灵活性。
在电信网络中，平台究竟适合采用哪种芯片取决于应用、吞吐量和部署位置，如图10所示。
集中式核心部署需要非常高的吞吐量，但如果能够形成规模经济，则可以容忍较低的灵活性，而基于ASIC/NPU的传输结构可能更适合这些位置。
相反，边缘位置需要支持较低的吞吐量，但需要极大的灵活性，以使用尽可能少的网络设备运行多种服务。
基于英特尔架构的NFV是边缘位置的明智选择。
高 核心网 此外，NFV平台可以更高效地处理非对称流量，因为平台资源可根据上行/下行流量需求动态分配，如图9所示。
在有线和无线 APSreIC-N/NFPVU 传输要求 业务中，上行/上游和下行/下游业务之间存在不对称性。
例如，城市 日本移动网络的流量统计数据表明，上行链路和下行链路之间的 流量比是1:6.6。
14固定网络的消费者流量比也是类似的，只有 企业流量接近对称。
在传统的基于ASIC/NPU的设备中，分配 的芯片资源在上行链路/下行链路吞吐量方面通常是固定的。
在 NFV 虚拟化解决方案中，可以根据需要将芯片资源（如CPU内核、RAM等）分配和重新分配给任一方向的业务功能。
本地 低 这种带宽和资源灵活性在试用新应用（例如新兴的增强现实/虚 灵活性要求 拟现实（AR/VR）服务）时也很有帮助，此时如果这些新应用突 低 高 然被采用/接受，可能迅速改变某个给定地区的上游/下游比率和
图10.原始传输网络架构对传输和灵活性的要求 流量吞吐量。
部署NFV前 设备容量下行链路 下行链路64Gbps 上行链路16Gbps 设备容量上行链路 在非对称负载中，设备容量无法高效利用 图
9.用户平面资源分配 服务网络不对称 上行链路16Gbps 部署NFV后 VNF22个内核 NVFI容量 VNF114个内核 下行链路64Gbps NFV允许为每个功能不对称分配内核数量，以便高效地利用NFV基础设施 用户平面资源分配 10 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 在欧洲、中东和非洲/美国，现有的最后一英里边缘位置通常覆盖数百至数千用户15，在亚太地区人口密集的城市中心，这一数字更高。
然而，铜缆替代趋势（即用光纤服务的中央机房代替传统铜线接入中央机房）正在延续着快速发展势头，将重新定义最后一英里NGCO的规模。
光纤覆盖范围更大，这意味着最后一英里的站点数量会更少，因此本地NGCO将为更多的客户提供服务，可能达到数万名客户。
对于大城市，服务的用户数量约为数十万用户。
这两种情况下的流量都低于集中式部署方法。
图11总结了2017年每个网络位置中固定和无线网络的典型用户数量及相应的预计流量规模。
最后一英里 网络中的典型吞吐量中间一英里 接入 本地 城市 聚合 区域 核心网核心网 数百至数万用户 固定网络：每个站点数十Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数个Gbps，每个用户0.25Mbps 数十万用户 固定网络：每个站点数百Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数十Gbps，每个用户0.25Mbps 2017年的客户数量和典型的网络吞吐量 数百万用户 固定网络：每个站点数千Gbps，每个用户2Mbps 移动网络：每个站点数百Gbps，每个用户0.25Mbps 图11.2017年的客户数量和网络吞吐量16 技术发展和新技术的出现使NFV解决方案的性能得到了极大提升。
性能测试表明，NFV已经能够支持固定和无线网络功能的最后一英里和中间一英里流量规模。
实际的vBNG解决方案与边缘BNG需求之间的比较如图12所示，而vEPC解决方案与边缘EPC需求之间的比较如图13所示。
在这两种情况下，NFV解决方案在单台服务器上展现出了满足甚至超过最后一英里和中间一英里部署要求的出色性能，同时还能够支持在相同的硬件上灵活运行其他网络功能。
吞吐量，Gbps吞吐量，Gbps 2017年的BNG边缘吞吐量要求，5万用户， 300 每个用户2Mbps，40%复合年增长率 250 200 vBNG：每台COTS服务器159Gbps， 两个英特尔®至强®CPUE5-2699v3 150 100 50 02014 2015 2016 2017年 图12.边缘BNG要求与NFV性能17 2018 2019 2020 80 vEPC：每台COTS服务器80Gbps， 70 两个英特尔®至强®铂金8170处理器 60 50 2017年的EPC边缘吞吐量要求， 10万用户，每个用户0.25Mbps， 40 40%复合年增长率 30 20 10 vEPC：每台COTS服务器17Gbps， 两个英特尔®至强®CPUE5-2699v3 02014 2015 2016 2017 2018 2019 年 图13.边缘EPC要求与NFV性能18 2020 11 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 3.4面向NGCO的高级英特尔架构网络技术英特尔架构和辅助技术不断添加和扩展高级技术，快速提升了NFV解决方案的性能。
其中一些技术包括： •利用数据平面开发套件（DPDK）、轮询模式驱动程序（PMD）和动态设备个性化（DDP）等技术，对负载均衡功能进行硬件加速，与软件负载均衡解决方案相比，可大幅提升性能。
•为VNF数据包处理实施“运行至完成”（RTC）模型，为网络提供了至关重要的实时处理功能。
4结论 通信服务提供商一直在推动重大网络转型，以实现更高的效率、灵活性和恢复能力，同时降低成本，发掘新的商业机会。
这种转变正在演变出几种主要趋势： •NFV/SDN，将网络转向以软件为中心的解决方案，支持高度灵活的动态服务配置，同时将软件与硬件分离并使供应链更加精简和高效。
•CORD有力推动在边缘部署功能，以支持全新用例和业务模式。
•使用硬件加速数据包转发，如SR-IOV。
•平衡的I/O系统，可以更快地发现、配置和改进外围设备的性能，并确保双路服务器具备确定性行为和更高的使用效率。
•使用英特尔®QuickAssist技术（英特尔®QAT）内置的硬件加速加密/解密功能。
•在网卡上添加FPGA，使供应商能够实施创新的目标硬件加速技术来提升性能。
所有这些技术都允许采用基于英特尔架构的NFV解决方案来达到所需的性能级别，因而成为网络功能边缘部署的最佳选择。
•CUPS将控制与用户平面分离，支持在合适位置以最高效配置单独部署每个平面。
•5G，支持多种新的移动应用案例，并为移动网络运营商带来新的机遇。
•FMC，将支持移动和固定网络之间的控制和用户平面完全融合，并使通信服务提供商能够借助新的用户服务保护投资和收入。
虽然传统的基于ASIC和NPU的网络平台可以提供非常高的吞吐量，但它们缺乏敏捷边缘部署所需的灵活性和可移植性。
英特尔在其架构中引入了大量新技术，以实现NFV性能的持续提升。
因此，NFV性能一直在稳步提升，其吞吐量性能现已能够支持行业标准服务器经济高效地在NGCO边缘部署网络功能。
NFV具有更高的灵活性和可移植性，支持规模经济和全新功能，并能够带来以硬件为中心的解决方案无法实现的新商机，堪称边缘部署的绝佳选择。
12 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 术语表 术语AR/VRASICBNGCAGRCDNCGNATCOCORDCOTSCPUCoSPCUPSDDoSDDPDPDKDPIEPCETSIFMCFPGAFWFWAIPSISGMPLSNATNFVNFVINICNPUPEPMDOLTOSSOTTRANRSSRTCRTLSDNSR-IOVSTBTEMVIMVMVNF 描述增强现实/虚拟现实专用集成电路宽带网络网关复合年增长率内容分发网络运营商级NAT中心机房中心机房重构为数据中心商用现货中央处理器通信服务提供商控制用户平面分离分布式拒绝服务动态设备个性化数据平面开发套件深度包检测移动演进分组核心网欧洲电信标准协会固定移动融合现场可编程门阵列防火墙固定无线接入入侵防御系统行业规范组多协议标签交换网络地址转换网络功能虚拟化NFV基础设施网络接口控制器网络处理单元提供商边缘路由器轮询模式驱动程序光学线路终端运营支撑系统基于互联网的服务无线接入网络接收方调整运行至完成寄存器传输级软件定义网络单根I/O虚拟化机顶盒电信设备制造商虚拟基础设施管理器虚拟机虚拟网络功能 13 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 平台参考 LightReading*提供的参考平台EANTC*-Nokia*测试报告DatapathVM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2699v3@2.30GHz（18核）内存（KB）......................65934776NIC...........................4个英特尔®以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe*版本.......................PCIe2.0x8控制VM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2687Wv3@3.10GHz（10核）内存（KB）......................131998316NIC...........................4个英特尔®以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8SAEGW（OAM、LB和MGVM）硬件...........................HP*C7000刀片系统刀片类型........................ProLiant*BL460cGen9Server刀片互连托架........................6125XLG刀片式交换机处理器（类型，时钟速度）.............2个英特尔®至强®CPUE5-2680v3@2.50GHz（12核）内存（GB）......................128NIC...........................HP以太网10Gb2端口560FLBPCI夹层卡.......................HP以太网10Gb2端口560MePDG的MG处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2699v3@2.30GHz（18核）内存（KB）......................65934776NIC...........................4个英特尔公司以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8用于ePDG的LB和OAM处理器（类型，时钟速度）.............英特尔®至强®CPUE5-2687Wv3@3.10GHz（10核）内存（KB）......................131998316NIC...........................4个英特尔公司以太网服务器适配器X520-2（82599芯片组）PCIe版本........................PCIe2.0x8主机上运行的软件主机操作系统和内核版本...............CentOS*Linux*版本7.0.1406（内核）3.10.0-123.9.3.el7.x86_64Libvirt版本......................libvirt-1.2.17-13.el7_2.2.x86_64QEMU/KVM*版本..................qemu-kwn-ev-2.1.2-23.el7_1.8.1.x86_64 14 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 引用的资源 1/NFV/NFV_White_Paper.pdf2参阅IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素），第13页： -trends-drivers-market-report-regional-h1-20173http:///c/dam/en/us/solutions/collateral/service-provider/plete-white- paper-c11-481360.pdf4https:///5https:///about/6https:///7http://oneweb.world/8https:///9参阅和/blog/dyn-analysis- summary-of-friday-october-21-attack/10/document/7945849/11https:///standards-and-software/major-projects/cloud-central-office12参阅CiscoVNI2015-2026/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/working- plete-white-paper-c11-481360.pdf、/c/dam/en/us/solutions/collateral/
service-provider/plete-white-paper-c11-481360.pdf和/c/
en/us/solutions/collateral/service-provider/working-index-vni/mobile-white-paper-c11-520862.
html#MeasuringMobileIoT。13/news-events/3gpp-news/1287-3gpp-and-the-broadband-forum-collaborate-on-fixed-mobileconvergence-standards
14https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2370-2015-PDF-E.pdf15ess-services-reports16图11的吞吐量和用户数量基于英特尔对所有主要地理位置的多家一级通信服务提供商进行的访谈。
172017年BNG边缘吞吐量要求基于英特尔对所有主要地理位置的多家一级通信服务提供商进行的访谈，其中复合年增长率40%被选定为高复合年增长率，这是基于研究报告IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素）得出的（参见尾注1）。
COTS服务器的159Gbps性能基于EANTC和诺基亚进行的测试，在此测试中发现单个英特尔®至强®处理器E5-2699v3的吞吐量可达到79.5Gbps。
配置：参阅“平台参考”部分。
完整报告可在-ip/new-ip/validatingnokias-ip-routing-and-mobile-gateway-vnfs/d/d-id/720902获取。
182017年EPC边缘吞吐量要求基于英特尔对所有主要地理位置的多个一级通信服务提供商进行的访谈，其中复合年增长率40%被选定为高复合年增长率，这是基于研究报告IHSTrendsandDriversH1’17（2017年上半年IHS电信行业趋势和驱动因素）得出的（参见末尾注释1）。
COTS服务器的17Gbps性能是基于EANTC和诺基亚进行的测试，在此测试中发现单个英特尔®至强®处理器E5-2699v3的吞吐量可达到8.5Gbps。
配置：参阅“平台参考”部分。
完整报告可在-ip/new-ip/validatingnokias-ip-routing-and-mobile-gateway-vnfs/d/d-id/720902获取。
80Gbps性能基于爱立信进行的测试。
模拟一个拥有260万移动宽带用户的无线接入网络，每个用户的平均速度为15kbps，平均包大小为650字节。
配置：2个英特尔®至强®铂金处理器8170处理器，2个英特尔®以太网融合网络适配器x71040GbE。
每个服务器运行2个EPGVM，每个VM有50个vCPU，配备32GBRAM。
有关更多信息，参阅/virtual-epc-capacity-evolution。
15 白皮书|利用英特尔®架构CPU打造下一代中心机房 更多资源 •/deliver/etsi_gs/NFV/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV001v010101p.pdf•/news-events/3gpp-news/1882-cups•/story/att_expands_relationship_we_aws.html•flix-finishes-its-massive-migration-to-the-amazon-cloud/•eleratingNFVProtoApplicationwithilleFlexibleHashFilter（通过ille灵活哈希过滤器加速NFV原型应用）， 作者：AndreyChilikin和XavierSimonart•DataCenterSolutionsIntel®Controller700SeriesSoftwareEnhancementsDynamicDevicePersonalization (DDP):TunnelledMPLSUseCase（数据中心解决方案英特尔®以太网控制器700系列软件增强动态设备个性化（DDP）：隧道式MPLS应用案例）•英特尔电信服务器需求规范，文档编号571467••https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and-Seminars/201612/Documents/slides/12-China_work_architecture.pdf•/products/series/125191/Intel-Xeon-Scalable-Processors•/#@PanelLabel595•/intel-quickassist-technology 英特尔技术特性和优势取决于系统配置，并可能需要支持的硬件、软件或服务得以激活。
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描述的成本降低情景均旨在在特定情况和配置中举例说明特定英特尔产品如何影响未来成本并提供成本节约。
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