傳統(tǒng)上看，通信服務(wù)提供商通過(guò)在客戶端安裝一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)向企業(yè)客戶提供WAN服務(wù)，例如路由、防火墻、VPN以及其他增值服務(wù)。
雖然現(xiàn)有的CPE服務(wù)交付模式多年來(lái)一直在服務(wù)于市場(chǎng)，但是部署、管理和發(fā)展這些網(wǎng)絡(luò)和安全的服務(wù)，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。創(chuàng)新管理服務(wù)的能力取決于CPE設(shè)備部署的硬件和軟件平臺(tái)。服務(wù)提供商通常采用不同的專有和封閉系統(tǒng)，需要大量前期投資，并且服務(wù)敏捷性和創(chuàng)新性不足。隨著新服務(wù)的擴(kuò)展，以及企業(yè)分支數(shù)量的增加，專有的硬件成本不斷增加。
在客戶駐地安裝、管理和維護(hù)設(shè)備，不僅復(fù)雜而且成本高昂。服務(wù)提供商希望通過(guò)使用在通用硬件上運(yùn)行的虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能（VNF），替換特定的硬件設(shè)備，這樣vCPE可以降低成本并提高利潤(rùn)率的潛力。此外，通過(guò)vCPE網(wǎng)絡(luò)敏捷實(shí)現(xiàn)的服務(wù)創(chuàng)新，將帶來(lái)更多的客戶價(jià)值，特別是向中小型企業(yè)提供托管服務(wù)和VPN服務(wù)。
vCPE可利用通用硬件虛擬化來(lái)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的交付過(guò)程。vCPE是基于ETSI NFV架構(gòu)框架的新的網(wǎng)絡(luò)框架，對(duì)CPE設(shè)備可從客戶駐地或者云節(jié)點(diǎn)，再或兩者結(jié)合，利用云和虛擬化技術(shù)來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
vCPE：對(duì)服務(wù)提供商的好處
1. 降低CAPEX
vCPE依賴于結(jié)合交換和計(jì)算實(shí)現(xiàn)NFV基礎(chǔ)設(shè)施的硬件設(shè)備，如x86服務(wù)器、白盒交換機(jī)。這些硬件設(shè)備比傳統(tǒng)的專用CPE硬件設(shè)備便宜得多。當(dāng)從虛擬化平臺(tái)交付額外的客戶服務(wù)時(shí)，無(wú)需在客戶駐地增加新的硬件設(shè)備，可以節(jié)省資本支出。
2. 降低OPEX
客戶端的設(shè)備越少，采購(gòu)、安裝、配置和維護(hù)客戶端設(shè)備所涉及的成本就越低，而且更少的設(shè)備意味著設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)較低。自動(dòng)化vCPE配置可以簡(jiǎn)化服務(wù)配置，減少手動(dòng)配置導(dǎo)致的錯(cuò)誤，甚至支持客戶自主訂閱和修改服務(wù)。更簡(jiǎn)單的客戶駐地硬件，意味故障排查更集中簡(jiǎn)單，可以縮短定位和修復(fù)發(fā)生故障的時(shí)間。
3. 簡(jiǎn)化服務(wù)開通
通過(guò)消除客戶端的復(fù)雜設(shè)備安裝，業(yè)務(wù)開通快速更便捷。此外，還可以利用SDN技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)鏈編排。基于vCPE的服務(wù)產(chǎn)品應(yīng)該包括客戶端看板，客戶端不僅可以查看其現(xiàn)有服務(wù)、性能和統(tǒng)計(jì)信息，還可以自行修改或開通服務(wù)。
4. 加快服務(wù)創(chuàng)新
許多企業(yè)已經(jīng)擁抱云應(yīng)用，托管服務(wù)和軟件即服務(wù)（SaaS）模式。這些企業(yè)意識(shí)到，基于云的服務(wù)，更具有成本效益、靈活性以及良好的可靠性。相同的邏輯適用于vCPE服務(wù)。集中式的服務(wù)創(chuàng)建和管理模型可以快速響應(yīng)客戶請(qǐng)求以及其他問(wèn)題，如安全威脅防御等。
5. 降低管理復(fù)雜性
集中管理和編排軟件，伴隨著簡(jiǎn)化的客戶端，減少了與CPE部署相關(guān)的許多管理任務(wù)的復(fù)雜性。軟件更新可以在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而不需要必須手動(dòng)傳遞到每個(gè)客戶駐地設(shè)備的更新。
vCPE：對(duì)客戶的好處
1. 更快、更簡(jiǎn)單地安裝
將實(shí)現(xiàn)更快地安裝，在某些情況下，即使是使用復(fù)雜的服務(wù)，客戶也可自行安裝，零配置的服務(wù)模式將成為常態(tài)。
2. 獲得快速服務(wù)創(chuàng)新
vCPE使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能夠整合動(dòng)態(tài)功能，從而快速啟用新的增值服務(wù)，以及對(duì)現(xiàn)有服務(wù)的更改。支持快速引入新的創(chuàng)新服務(wù)，例如針對(duì)特定市場(chǎng)的服務(wù)等。
3. 新的低成本定價(jià)模式
服務(wù)提供商將能夠?yàn)槠髽I(yè)客戶提供更具吸引力的定價(jià)選擇�；谠L問(wèn)帶寬可以獲得一些按需付費(fèi)的增值定價(jià)，而增值服務(wù)或服務(wù)組合將更靈活，這對(duì)客戶來(lái)說(shuō)更具有成本效益。
4. 較低的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用
故障排除應(yīng)該花費(fèi)更少的精力，并且在某些情況下會(huì)自動(dòng)化。對(duì)終端機(jī)房的供電，占地面積以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)硬件的支持能力的人員要求將大大降低。
5. 更多的控制和配置選項(xiàng)
vCPE將帶有自動(dòng)化和自助服務(wù)選項(xiàng)，為客戶提供更多的服務(wù)控制，包括實(shí)時(shí)配置服務(wù)的客戶門戶。通過(guò)按需實(shí)例化和配置vCPE，客戶可以在幾分鐘內(nèi)自行提供或更改服務(wù)。
6. 更高的可靠性
使用較少的物理設(shè)備，用戶側(cè)的硬件設(shè)備部署得到了簡(jiǎn)化，如果采用高可用性部署模式，則可靠性將得到提高。
vCPE關(guān)鍵技術(shù)
1. 開放的框架
vCPE解決方案基于開放標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和API集成的模塊化框架。利用控制器和OpenStack，通過(guò)與開源社區(qū)進(jìn)行協(xié)作來(lái)加速創(chuàng)新，如此大大提高其開發(fā)效率。vCPE還符合歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）NFV架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，可擴(kuò)展到第三方VNF，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大而開放的生態(tài)系統(tǒng)，鼓勵(lì)創(chuàng)新。
2. 簡(jiǎn)化服務(wù)創(chuàng)新和交付
簡(jiǎn)化服務(wù)創(chuàng)新，并支持高度定制的服務(wù)交付。GUI服務(wù)設(shè)計(jì)門戶，提供內(nèi)置的功能拖放式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具，可讓服務(wù)提供商快速為客戶創(chuàng)建和提供新的個(gè)性化服務(wù)。靈活選擇合適的VNF、設(shè)計(jì)功能服務(wù)鏈、指定接口數(shù)據(jù)路徑，以及實(shí)現(xiàn)旨在滿足整體性能目標(biāo)的策略和服務(wù)質(zhì)量（QoS）規(guī)則。轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)僵化的服務(wù)提供模式，提升用戶滿意度，并在服務(wù)提供商與企業(yè)客戶之間建立更強(qiáng)大的合作關(guān)系。
3. 端到端可擴(kuò)展的解決方案
支持多種部署模型，可擴(kuò)展性服務(wù)可以在云端擴(kuò)展。企業(yè)客戶可以使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的集中式部署模式，也可以擴(kuò)展到分布式部署模式，實(shí)現(xiàn)高可用性和高性能。多種部署模式允許服務(wù)提供商提供差異化的分層服務(wù)，有效地解決企業(yè)客戶按需定制的動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求。
4. 安全性
vCPE使用NFV技術(shù)，應(yīng)支持多種安全應(yīng)用，包括防火墻、NAT、路徑性能監(jiān)控、應(yīng)用檢測(cè)、IPS、內(nèi)容過(guò)濾、防病毒，統(tǒng)一威脅管理（UTM）等。
5. SD-WAN
提供豐富的動(dòng)態(tài)應(yīng)用體驗(yàn)。vCPE有效地利用企業(yè)WAN中的WAN鏈路，將傳統(tǒng)MPLS與其他連接選項(xiàng)（如寬帶互聯(lián)網(wǎng)、LTE等）相結(jié)合。為整體網(wǎng)絡(luò)流量路徑設(shè)置的業(yè)務(wù)策略，進(jìn)行按需調(diào)整。vCPE支持完整的OAM、L2 / L3 VPN功能、MPLS支持、路由和安全性，可輕松集成到任何現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。SD-WAN與高級(jí)路由混合，使用VxLAN、IPsec等技術(shù)，可以為企業(yè)提供一種成本更低的基于Internet的路由，以引導(dǎo)非關(guān)鍵應(yīng)用流量，同時(shí)保留MPLS路由的業(yè)務(wù)關(guān)鍵流量。
vCPE部署方式
從傳統(tǒng)的CPE向vCPE演進(jìn)，技術(shù)在逐步發(fā)展和成熟。在具體實(shí)施階段，需要從服務(wù)提供商和客戶的多方面因素考慮，從環(huán)境、成本、維護(hù)、安全等方面進(jìn)行綜合評(píng)估后，才能做出最好的部署選擇。部署方式通�？梢苑譃橐韵�3種。
本地虛擬化部署
圖1
客戶駐地的物理設(shè)備被虛擬化，而實(shí)施網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的NFVI和VNF仍然位于客戶駐地內(nèi)，通常是基于簡(jiǎn)單的Linux平臺(tái)。VNF在NFVI基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行。將虛擬化置于客戶端，本地虛擬化架構(gòu)不需要服務(wù)提供商在數(shù)據(jù)中心部署，也不需要升級(jí)和重新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)等前期投資。在該部署模型下，設(shè)備成本與客戶數(shù)量成正比。它還提供簡(jiǎn)化編排的好處，因?yàn)槊總�(gè)站點(diǎn)的NFVI都是獨(dú)立的。
這種方法對(duì)于早期基于NFV的vCPE部署的服務(wù)提供商比較有吸引力，適合于從傳統(tǒng)的CPE向vCPE逐步演進(jìn)。它將由各種傳統(tǒng)單功能物理設(shè)備的操作替代為單個(gè)NFVI實(shí)例。但是與使用集中式數(shù)據(jù)中心的vCPE相比，此解決方案無(wú)彈性，即當(dāng)新業(yè)務(wù)上線或擴(kuò)容時(shí)，分布式客戶駐地的CPE設(shè)備需要單獨(dú)維護(hù)。
集中式虛擬化部署
圖2
通過(guò)集中式虛擬化vCPE架構(gòu)，以前位于客戶駐地的CPE中的業(yè)務(wù)功能，將在服務(wù)提供商的核心DC、區(qū)域DC、邊緣DC的NFVI上運(yùn)行VNF來(lái)實(shí)現(xiàn)。服務(wù)提供商可以對(duì)不同的客戶提供共享資源池化的網(wǎng)絡(luò)資源VNF。保留在客戶駐地的設(shè)備可以看作瘦客戶端，只需要具備簡(jiǎn)單的接入功能。
vCPE的VNF可以根據(jù)服務(wù)功能鏈（SFC）進(jìn)行編排和管理，管控業(yè)務(wù)流量經(jīng)過(guò)這些業(yè)務(wù)功能。SFC反映了運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)，其設(shè)計(jì)與應(yīng)用交付服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)策略相結(jié)合。采用 NSH over VxLAN封裝或者NSH over VLAN封裝，在承載網(wǎng)中傳輸，報(bào)文在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，不感知承載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兏�。因此�?dāng)VNF添加或擴(kuò)容時(shí)，可以快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的迭代變更。
服務(wù)提供商需要預(yù)先并規(guī)劃數(shù)據(jù)中心機(jī)房的物理資源，對(duì)完整的NFV基礎(chǔ)架構(gòu)（DC以及網(wǎng)絡(luò)互連）進(jìn)行前期投資，包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等硬件資源，NFVI框架和提供客戶服務(wù)的VNF。其優(yōu)勢(shì)在于，隨著VNF數(shù)量的增加和復(fù)雜性的增加，可以根據(jù)需要向資源池中添加VNF以及擴(kuò)容，vCPE將更有彈性。
混合式虛擬化部署
圖3
混合式虛擬化部署模式是本地化和集中式模型的混合，是vCPE中最靈活和最復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)。使用分布式虛擬化架構(gòu)，服務(wù)提供商可以將VNF放置在位于客戶駐地或服務(wù)提供商云中的NFVI上。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)VNF需要策略和編排技術(shù)，以確定每個(gè)工作流程中VNF的最佳布局。雖然這種部署模式具有對(duì)NFVI的前期投資的缺點(diǎn)，但是除了在每個(gè)客戶駐地實(shí)施NFVI之外，它還為VNF放置提供了極大的靈活性。在客戶終端和服務(wù)提供商的云之間，使用Overlay網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接的分布式vCPE架構(gòu)，允許服務(wù)提供商將其管理服務(wù)擴(kuò)展到多個(gè)地理空間。
選擇采用本地虛擬化部署的客戶可以擴(kuò)展到這種分布式模式，而不會(huì)失去對(duì)本地資源的前期投資。當(dāng)有新業(yè)務(wù)上線時(shí)，可以提供集中式部署的VNF資源池，形成混合式虛擬化的部署方式。
部署方式考慮因素
對(duì)于vCPE幾種部署方式的選擇，受特定客戶、特定業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、成本等影響。服務(wù)提供商以及企業(yè)客戶，需要綜合考慮多個(gè)因素。
■ 性能：vCPE集中式云化部署方式，不僅增加了客戶設(shè)備和云之間的流量，伴隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，業(yè)務(wù)的響應(yīng)時(shí)間以及QoS要求，可能會(huì)使某些應(yīng)用放置在客戶駐地時(shí)更有效。運(yùn)營(yíng)商需要綜合評(píng)估哪些VNF對(duì)時(shí)延以及QoS的要求。
■ 成本：評(píng)估CAPEX／OPEX，考慮近期投資成本和長(zhǎng)期市場(chǎng)策略和需求，綜合評(píng)估運(yùn)營(yíng)商的總體擁有成本，可能會(huì)影響VNF的部署方式。
■ 維護(hù)：無(wú)論VNF位于何處，都需要有效的工具來(lái)識(shí)別和進(jìn)行故障排除。運(yùn)維系統(tǒng)需要采集VNF以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)維系統(tǒng)需要呈現(xiàn)VNF的部署方式，以便更好的分析；運(yùn)維系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的時(shí)延要求，也需要綜合評(píng)估運(yùn)維系統(tǒng)部署的位置。
■ 安全：對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的管理要求，以及客戶訪問(wèn)的控制策略，都會(huì)影響到VNF布局決策。
總結(jié)
隨著虛擬化和云化技術(shù)上的逐步成熟，從傳統(tǒng)的CPE向vCPE的演進(jìn)，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程中的必然趨勢(shì)。不管是服務(wù)提供商還是客戶，都能從中得到諸多好處。在技術(shù)和市場(chǎng)條件都具備的情況下，vCPE的推廣和實(shí)現(xiàn)必然會(huì)加速。
雖然大多數(shù)VNF可以部署在內(nèi)部的NFVI或集中云化部署，但在要求可擴(kuò)展性、彈性、敏捷性和成本效率的大背景下，數(shù)據(jù)中心云化部署將作為大多數(shù)功能的首選部署方式。這都需要成熟、高效、基于標(biāo)準(zhǔn)的NFV編排（NFVO）以及SD-WAN智能編排調(diào)度來(lái)配合�？偠灾�，NFVO和SD-WAN技術(shù)是推動(dòng)vCPE實(shí)現(xiàn)的重要力量。
