透过NFV，既有专用4G核心网络的相关网络设备的功能以软件的方式虚拟化，并经由云计算(Cloud Computing)相关技术，硬件资源虚拟化为多个VM(Virtual Machine)，利用云端计算的快速部署能力，使得各个EPC软件网络组件(Network Entity)容量配置调整周期从数周缩短到数分钟，大幅提升EPC网络组件部署和更新的敏捷性，并实现设备容量按需求(On Demand)动态弹性扩充，确保系统的可维护性，负载平衡机制提升系统服务水平，每个VM可以迁移和重生，在本地或异地相互热备援，进一步确保网络的高可靠性能。

EPC的相关软件网络组件硬件基础资源及环境，可以由运营商向独立软件系统开发公司统一购置或局部客制化，新兴网络服务藉此可更快速、灵活与弹性的部署，服务部署时间大幅缩短，且大幅降低服务器硬件基础设施建置与维运成本。如此一来，4G/5G网络运营商和设备商的重点就能转移到服务创新上，进一步为电信营运商创造更高的加值盈利服务收益营收。

由于NFV与SDN技术双方的核心概念颇有相通之处，两者具备互补整合之高度条件，因此目前4G核心网络实现虚拟化的工作中，多将NFV与SDN相提并论，两者间未来可能的发展出的协同运作模式亦值得探讨。SDN负责Layer-4以下的网络基础设施暨低层网络流量转送的处理；而NFV则专责Layer-4以上的网络上层应用服务设施弹性灵活的资源调度，两者相辅相成，营造出未来高效优化的运营商整合服务平台。

而SDN/NFV一旦崛起，势必将冲击既有电信网络生态链。目前4G/5G核心网络上最重要的功能除了EPC之外就是IMS，其虚拟化方案分别被称为vEPC及vIMS，由于IMS功能相对单纯的多，亦常常也将其视为vEPC的一部分看待。vEPC为近年已成为网络通讯产业的热门议题，有多家全球性大型营运商看好其发展潜力，已经共同成立NFV标准及推动组织，其主要目标在提供4G/5G核心网络弹性与资源的有效利用。

vEPC趁势崛起 促进4G/5G核心网络有效利用

vEPC为近年网络通讯产业的热门议题，有多家全球性大型营运商看好其发展潜力，已经共同成立NFV标准及推动组织。目前最主要的组织由ETSI(European Telecommunication Standards Institute)辖下的一个专责ISG(Industry Specification Group)负责推动，其主要目标在提供4G/5G核心网络弹性与资源的有效利用。

ETSI ISG NFV在2012年底由十三个全球具指标性营运商所发起，包含AT&T、BT、CenturyLink、China Mobile、Colt、DT、KDDI、NTT、Orange、Telecom Italia、Telefonica、Telstra、Verizon等主导，目有NFV ISG的成员已发展到超过数百家厂商暨个人会员参与，其中包括世界上主要的资通讯服务供货商，以及来自电信业的代表和IT厂商。 NFV ISG的主要职能就是制定支持这些虚拟功能硬件和软件基础设施的要求和架构规范，以及发展网络功能的指南。工作组的工作将视情况整合现有的虚拟化技术和标准，并与其他标准委员会正在开展的工作相配合，并将深化推动NFV相关技术的未来发展方向，以期建立全NFV化的电信运营商先导示范网络为主。

ETSI提出的NFV-MANO(NFV Management and Orchestration)参考架构(图2)，这个开放架构为分层模块化设计，阶层之间的通讯和接口采用产业标准协议，以确保模块间的互操作性，这个平台的开放和模块化本质，促成了互操作性和更大的客户选择性，允许客户针对特定的vEPC需求，选择搭配适当的解决方案。

图2 基于数据信令分层优化的新式vEPC概念框架。

NFV-MANO分层管理三大核心系统：

1. 基础设施层(NFV Infrastructure, NFVI)：将实体计算/储存/网络等资源通过虚拟化转换为一个基础设施资源池，以提供上层应用程序运行的虚拟化平台。NFV-MANO参考模型中相对应的管理模块为Virtualized Infrastructure Manager(VIM)，功能与角色就是目前OpenStack最适合扮演的云端管理机能，但OpenStack目前与NFV协同作业能力仍不够成熟，需要大量的功能扩展来支持vEPC。

2. 虚拟网络功能层(Virtual Network Functions, VNF)：为EPC核心网络，只是每个原本实体化网络组件都被映像为一个虚拟网络组件，由NFVI来承载，并提供所需的虚拟化计算资源，VNF之间的接口依然采用传统网络定义的信令接口(3GPP)，大多数既有EPC网络组件都可以不须修改直接在VM上运行。NFV-MANO参考模型中相对应的管理模块为VNF Manager(VNFM)，负责各VM的开启与关闭，当资源不足或过剩时并可加入(Add)或移除(Drop)相应的运算资源。

3. 营运支持管理层(OSS)：为目前的OSS/BSS系统，提供管理层协作能力，并须要为虚拟化及商业/服务模式进行必要的修改和调整，以应付更多样化的5G业务需求，如网络切分(Network Slicing)、加值服务链(Value-added Service Chain)等。NFV-MANO参考模型中相对应的管理模块为NFV Orchestrator(NFVO)，负责各高层次的营运管理流程，如服务网络和NFVI资源的关联和映像，与新兴服务部署的排程、关联和映射等。

图2左下部，原SGW/PGW的用户平面功能(即SGW-u及PGW-u)，以SDN OpenFlow规则组(RuleSet)的形式被部署在SDN Switch上运行，原有EPC接口如S5、S8等根本上消失了，80%以上的用户数据流量可由SDN Switch直接转送，提升Layer-3以下封包转送效率，降低延迟、提高QoS；甚至进一步可以将部分Layer-4的封包前置处理动作，如EPC中重要的GTPv2穿隧协议(Tunneling/Detunneling)、控制层协议的识别和分类(Control-Plane Signaling Indicating & Classificating)，甚至封包表头的进阶置换功能如电信等级网络地址转换(CG-NAT)等。剩余不到20%的控制信令流量，在EPC中通常以SCTP协议的形式封装，SDN Switch中的规则可以轻易在IP表头中识别出来，并转送给默认的相应EPC网络组件处理即可。如此SDN架构大幅减少乒乓绕径现象，实现网络流量本地卸除，在最短路径沿路上转送过程中顺带完成EPC L2~L4加值功能，达成低延迟、QoS、SLA等服务需求。

图2左上部，藉助NFV，大多的EPC网络组件都已经被虚拟化，原MME/HSS之功能，以VM型式在云端虚拟化平台运行，此架构不再有实体上的MME/HSS等EPC网络组件存在，原有EPC接口如S6a、S11等，可以直接在云端虚拟化平台的虚拟网卡间，透过网络虚拟化功能如往常般运行，若业者想追求更高效能，亦可考虑将这类接口改以VM间通讯VMCI(Virtual Machine Communication Interface)型式改写，预期可进一步优化信令交换的效能。

vEPC运转效能和服务质量

目前诸多被提出的5G新兴应用服务都需要极高的移动数据传输速率，而且对于传输延迟或延迟抖动等QoS性能非常敏感，对于UE经由RAN透过EPC最后到达应用领域(Application Field, AF)的端对端(End-to-End)延迟的要求极高。为此，未来的5G行动通讯系统就应该具有尽可能高的服务质量，特别是传输速率和即低延迟的特性上，以适用未来的各种新样态4G/5G行动通讯应用场景。