1 虛擬機技術
要討論網絡功能虛擬化（Network Function Virtualization,NFV），首先要討論虛擬機（Virtual Machine,VM）技術，因為虛擬機技術是“網絡功能虛擬化”的物質基礎，沒有虛擬機技術的成熟，網絡功能虛擬化無從談起。
虛擬機指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。虛擬系統通過生成現有操作系統的全新虛擬鏡像，具有與真實Windows系統完全一樣的功能。進入虛擬系統后，所有操作都是在這個全新的、獨立的虛擬系統中進行，可以獨立安裝運行軟件、保存數據、擁有自己的獨立桌面，不會對真正的系統產生任何影響 ,而且具有能夠在現有系統與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統。虛擬系統和傳統的虛擬機（Parallels Desktop、VMware、VirtualBox、Virtual PC）的不同在于：虛擬系統不會降低電腦的性能，啟動虛擬系統不需要像啟動Windows系統那樣耗費時間，運行程序更加方便快捷；虛擬系統只能模擬和現有操作系統相同的環境，而虛擬機則可以模擬出其他種類的操作系統，而且虛擬機需要模擬底層的硬件指令，所以在應用程序運行速度上比虛擬系統慢得多。流行的虛擬機軟件有VMware（VMware ACE）、VirtualBox和Virtual PC,它們都能在Windows系統上虛擬出多個計算機系統。
虛擬機技術只是網絡功能虛擬化的基礎，僅有虛擬機技術不足以用于網絡功能虛擬化的場景，主要原因是單一服務器提供的虛擬機技術所能提供的IT資源（計算資源、存儲資源和I/O資源），不能滿足網絡功能虛擬化中網元對IT資源的要求。能滿足網絡功能虛擬化中網元對IT資源要求的，只能是“云”化的數據中心。所謂“云化”的數據中心，指的是將數據中心中服務器的IT資源“池”化，“池”化后的數據中心中IT資源成為一個IT資源的整體，它可以動態、按需根據網絡功能虛擬化中網元對IT資源的要求進行該網元功能的虛擬機資源的配置。這時虛擬機可能在一個服務器內，也可能由多個服務器組成。
2 網絡功能虛擬化
網絡功能虛擬化（NFV）通過軟硬件解耦及功能抽象，使網絡設備功能不再依賴于專用硬件，硬件資源可以充分靈活共享，實現新業務的快速開發和部署，并基于實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。網絡功能虛擬化后，可以采用標準的x86服務器、存儲和交換設備，取代通信網私有專用的網元設備。其好處是硬件為基于x86標準的IT設備，更加規范化和標準化；開放的API,幫助運營商獲得更多、更靈活的網絡能力。NFV的部署將使運營商組網靈活和簡單，硬件設備統一和高效。網絡功能虛擬化的圖形化說明如圖1所示。
網絡虛擬化一般含有以下三個層面的內容
網元虛擬化。網元通常是指網絡中的設備，例如數據網中的路由器、交換機就是數據網中的網元，移動網、光通信網、接入網等都有網元。到目前為止，網元都是以實體形態存在的，如數據網中的路由器是實體網元，數據網中的交換機也是實體網元。所謂實體網元是實際存在的網絡設備。
在網管上看到一個網元，實際就有一個網絡設備，即網元實體化。其優點是以實體的形式存在，缺點是不通用、種類繁雜。網元虛擬化就是要將實體的網元轉變為虛擬的網元，也就是說，網元的能力完整保留，但承載網元軟件的載體由實體，變成由具有相同能力IT資源（計算資源、存儲資源和I/O資源）的虛擬機來承載。網元虛擬化的結果是網元的能力完全保留，實體不見了。
網元間的連接虛擬化。目前網元之間的連接是由各類專線實現，同樣是實體形式的。也就是說，目前網元間的連接是實體化的。采用了NFV以后，網元間的實體連接不存在了，可以由NFV中的編排器（Orchestrator）掌控的存在于NFVI（NFV Infrastructure,NFV的基礎設施）中的通信資源調配和編排得到。這時網元間的連接也被虛擬了。網元虛擬化和網絡間連接虛擬化合起來構成局部網絡的虛擬化。這里之所以要加局部兩個字，是因為只有在局部可以實現網絡虛擬化，在全局是做不到的。
網絡功能虛擬化是一種組網技術，通過NFV的組網，網絡由實體走向虛擬。采用NFV可以實現網元虛擬化和網元間連接虛擬化。
虛擬網。虛擬網是網絡內生的虛擬化能力，它將一個物理網虛擬成為幾個、幾十個乃至幾萬個網絡拓撲，是物理網的子集或全集，虛擬網與虛擬網之間信息隔離，資源獨立，擁有實體網的全部能力。虛擬網能力是網絡技術中最大的難點，但它又是承載多業務的必備條件，因為承載多業務要求有服務質量的保證和較高的網絡使用效率，因此必須使用虛擬網。虛擬網有兩種形態：線狀虛擬網，即虛擬網是由端到端的線（虛電路）組成，N個用戶的虛擬網需要N×（N-1）/2個虛電路組成；網狀虛擬網，即虛擬網由網組成，N個用戶的虛擬網需要N-1條連接線。當N較大時，這兩種虛擬網的管理復雜度就不在一個量級上。
網絡功能虛擬化是外部的組網技術，可以用于實現網元功能的虛擬化，也可以用于實現網元間連接的虛擬化，但不能用于實現網絡中的虛擬網，網絡中的虛擬網需要內生技術來實現。
按照NFV網絡功能虛擬化設計，縱向分為三層，如圖2所示。
●基礎設施層。NFVI是一個資源池，包括IT資源和CT資源（通信網的傳輸資源和交換路由資源等）。 NFVI是虛擬化的計算、存儲、I/O資源池和用于NFV的通信網的傳輸資源和交換路由資源等。
●虛擬網絡層。虛擬網絡層對應目前各個電信業務網絡，每個物理網元映射為一個虛擬網元，虛擬網元所需資源需要分解為虛擬的計算、存儲、交換資源，由NFVI承載。
虛擬網元之間的接口依然采用傳統網絡定義的信令接口，業務網管也依舊。NFV是新的組網技術，不改變原網絡特征。
●運營支撐層。運營支撐層就是目前的OSS/BSS,僅需作適應虛擬化的修改和調整。
橫向分為兩個域。
●業務網絡域。就是目前的各電信業務網絡。
●管理編排域。NFV同傳統網絡最大區別就是增加了一個管理編排域（MANO），MANO負責整個NFVI資源的管理和編排，負責業務網絡和NFVI資源的映射和關聯，負責OSS業務資源流程的實施等。MANO內部包括VIM、VNFM和Orchestrator三個實體，分別完成對NFVI、VNF和NS（Network Service,業務網絡提供的網絡服務）三個層次的管理。
按照NFV的技術原理，一個業務網絡可以分解為一組VNF和VNFL（VNF Link），表示為VNF-FG（VNFForwarding Graph）。然后每個VNF可以分解為一組VNFC（VNF Component）和內部連接圖，每個VNFC映射為一個VM;每個VNFL對應一個IP連接，需要分配一定的鏈路資源（流量、QoS、路由等參數）；通過這樣的編排流程，一個業務網絡可以通過MANO來自頂向下分解，直到可分配到資源，然后對應VM等資源由NFVI分配，對應VNFL資源需要同承載網網管系統交互，由承載網分配。
