PUBLIC USE

Kwok Wu

Head, Embedded Software and System

Digital Networking

NXP Semiconductor

vCPE Virtualization Platform

Smart Access, Smart Edge

Introducing QorIQ NFV Solutions for the

Intelligent Cloud Edge and Customer Premises

vCPE虚拟化平台 ─ 智能接入,智能终端

PUBLIC USE1 PUBLIC USE1

OUTLINE 概述

• Introduction – NFV: Key Virtualization technology and adoption trends

• 介绍- NFV：虚拟化核心技术和应用趋势

• NXP’s Optimized vCPE Virtualization Platform Solutions

• 基于NXP优化的 vCPE虚拟化平台解决方案

• NXP Differentiation for NFV and Virtualization Platform

• NXP在 NFV 和虚拟化平台上的优势

• Summary

• 总结

PUBLIC USE2

NFV：虚拟化核心技术和应用趋势NFV – KEY VIRTUALIZATION

TECHNOLOGY AND ADOPTION TRENDS

PUBLIC USE3

网络市场迁移到虚拟化(SDN/NFV) - Network being virtualized

NFV 带给运营商三大好处 – NFV: Three Benefits to Operators服务速度

Service Velocity

降低资本支出和运营成本

Capex, Opex Reduction

弹性可扩展Scalability & Elasticity

1 2 3

设计用户

硬件& 软件custom HW & SW

写代码可以在VM中运行和

测试SW in VM

更多 异化,

用户系统Many custom

Appliances/Systems 少同化COTS 系统

Few, homogenous

systems - COTS

VM VM VM VM

VM VM VM VM

VM VM VM VM

VM VM VM VM

VM VM VM VM

VM VM VM VM

VM

VM增加VMs

Instantiate VMs

增加服务节点Add Services Nodes

基于需求缩减Scale Back

with Demand

PUBLIC USE4

虚拟化将在所有网络系统中使用 - Virtualization Throughout the Network

终端 访问 终端 IP Core Data Center

数据中心

Wireless

企业

家庭 Private Cloud

私有云

公共云

云 RAN

Cloud RAN

vEPC

vBRASvCPE

vNF网络设备

SDN 交换机

SDN 载波交换机Switch

vWOC

vADC

SDN交换机 企

业核心

/ 数据

En

terp

rise

Co

re / D

ata

Ce

nte

r

服务供应商核心

/ 数据中心

Se

rvic

e P

rovid

er

CO

/ D

ata

Ce

nte

r

Access Edge

服务供应商访问 / 聚合 Service

Provider Access / Aggregation

客户端

Cu

sto

me

r Pre

m

Intelligent Cloud Edge

- Key Focus Deployment

for NXP

智能网络中断和应用- NXP

核心聚焦部署Intelligent Network Edge

and Appliance- Key Focus

Deployment for NXP

PUBLIC USE5

NFV 核心信息

• 使用动态服务链的端到端的网络功能虚拟

End-to-End Network Functions Virtualization with Dynamic Service Chaining

− 位于服务器，数据中心云

− 位于智能网络终端和应用中

• 统一的开源生态系统支持多个 vNF厂商

Common Opensource ecosystem supporting multiple vNF partners

− 统一的计算，IO 和网络虚拟化机制和应用程序接口

− 统一编排和管理机制

− 共享配置和安装机制

• 请求优化

On Demand Optimization

− 计算优化

− 网络和加速优化

− 存储优化

PUBLIC USE6

为何需要虚拟化?

PUBLIC USE7

网络服务商云端

QorIQ LS 2085

LS 1043 LS 1012

ISP 云端

用户终端

vCPE

即时响应，适应终端至终端分配的虚拟网络功能(VNF)

用户

服务链

云编排

vCPE白盒

BSC 9131

vAccess (vBTS)

四核 Cortex-A53 单核 Cortex-A53

数据中心云端

智能终端

智能接入

优化VNF

优化的vNFs

VNF –虚拟网络功能

NXP 虚拟化平台演示-智能接入，智能终端

PUBLIC USE8

终端至终端虚拟化: 通过OPNFV，实现数据中心至云端至企业/用户终端

遍布网络设备，经过优化的VNF

加密解密 – IPSEC

防火墙 – Squid

恶意软件检测 (DPI) – Clamav, Trend Micro

带宽控制 – QoS, etc.

• 创建/初始化即时响应的动态服务链，通过基于用户名的OpenContrail实现

大规模可扩展虚拟网络功能 (VNF) 的部署/移除

即时响应安装所选的VNF至要求的设备 (接入点/终端)

自我调整网络 (SON)：开放化，简易化，可扩展的网络

负载均衡调节，会话复制，及可靠的低延迟的故障转移处理

vCPE虚拟化平台 –––智能接入 (LS1043), 智能终端 (LS2085)

PUBLIC USE9

基于 ARM v8 的 SDN 网关的增值用户端设备及云软件应用

虚拟化网络平台提供智能接入及智能云端支持• 分布式 NFV

• 开放式系统架构

• 基于 QoS的动态服务链

演示:

• 使用 OpenContrail演示包括多个第三方 VNF 的动态服务链；

• Trend Micro 防病毒虚拟化网络功能, IPSEC 加密通道至终端；

• 动态 VNF 提供终端至终端的网络虚拟化， 以及终端至云端的 offload 处理。

# Package

1. OpenvSwitch 2.3.1

2. OpenFlow 1.3

3. OpenContrail 2.10

4. OpenStack (Icehouse)

5. OpenFlow (Floodlight 1.0), ODL

PUBLIC USE10

基于NXP优化的 VCPE虚拟化平台解决方案NXP’S OPTIMIZED VCPE

VIRTUALIZATION PLATFORM

SOLUTIONS

PUBLIC USE11

vCPE智能终端与动态服务链 -开放标准的虚拟化平台

vNF

DHCP

& QoS

IPSEC

服务提供商终端vCPE

控制器端vNF

Firewall

vNF

Trend

Micro

& NAT

vNF

Trend

Micro

vNF

NAT

vNF

IPSEC

vNF

Firewall

VNF的提供：通过Openstack控制器，在LS2085，LS1043与LS1012上启动VNF。服务链：在初始策略中，流量将通过LS1043与LS2085的NAT与防火墙VNF，为无线用户提供接入英特网的通道。

vRouter

vRouter

vhost0

eth0ni1 vhost0

wlan0

初始流量策略：从无线用户至英特网的流量基于默认服务链策略服务链：通过OpenContrail界面，用户可以选择某个VNF作为LS1043与LS2085上流量策略的一部分。比如，在LS2085服务链中加入Trend Micro和防火墙，同时将防火墙从LS1043服务链中移除。

新流量策略：防火墙和Trend Micro的VNF运行在智能云端设备

初始流量策略：防火墙的VNF运行在智能接入点

总结:

• 动态服务链 -即时响应的VNF部署与移除 –Dynamic Service Chaining

• QoS Rate Limit VNF–用户处的带宽限速控制• 开放式标准平台支持各种来源的VNFs（虚拟网络功能的应用软件） - Open Standard Virtualization Platform

LS2085ARDB

-> Openstack控制器-> OpenContrail

-> Floodlight控制器

ni3

vNF

DLNA

OVS

eth0LS1012ARDB

LS1043ARDB

wlan0

eth0Internet

PUBLIC USE12

LS1012A

• 单 A53

• PPFE

• 3 SerDes

LS1024A

• 2x A9

• PPFE

LS1043A

• 4x A53

• DPAA1

• 6xGE +1x10G

• 1x32-bit DDR4

• 4 SerDes

LS2080A

• 8x A57

• DPAA2

• 8xGE + 8x10G

• 2xDDR4

• 16 SerDes

家庭, SMB,

网关，路由器 & 接入点

智能终端网络设备

SDN, NFV, 路由器,

云

LS1046A

• 4x A72

• DPAA1

• 4xGE +2x10G

• 1xDDR4

• 4 SerDes

工业界可扩展 ARM64 通信处理器路线图

LS2088A

• 8x A72

• DPAA2

• 8xGE + 8x10G

• 2xDDR4

• 16 SerDes

LS1088A

• 8x-A53

• DPAA2

• 4xGE +2x10G

• 1xDDR4

• 8 SerDes

领导 64-BIT ARM 的网络应用

PPFE: Packet Processing Forwarding Engine

包处理转发引擎DPAA: Data Plane Acceleration Architecture

数据面加速构架

PUBLIC USE13

NXP NFV 解决方案

• ARMv8: LS1043, LS1046, LS1048, LS1088, LS2080, LS2088标准硬件平台

• CentOS, UEFI, Debian, Ubuntu标准 Linux 发布

• KVM, QEMU, Docker, Ceph标准虚拟化模块

• OP-NFV: OpenDayLight, OpenStack, Open Contrail标准编排和管理

• DPDK, ODP, OVS, Virtio标准应用程序接口和库

• vFirewall, vNAT, vRouter, vVPN虚拟网络功能例程

• 高性能, 用户手册, 文档开箱体验

PUBLIC USE14

NXP在 NFV 和虚拟化平台上的优势NXP DIFFERENTIATION FOR NFV

AND VIRTUALIZATION PLATFORM

PUBLIC USE15

NXP’s NFV 开放生态系统解决方案

硬件

芯片

安装/下载

计算

I/O

网络

管理编排开源 vNF 客户 vNF NXP 和商务 vNF

vRouter

vVPN

vFirewall

vCPE vE-CPE

vRouter vEPC

vPE vRAN

vCPE

vVPN

vProxy

OP-NFV

- OpenStack

- Open DayLight

- Fuel, Apex

Cisco Virtual

Topology System

Juniper

OpenContrail

KVM

Docker

Ceph

DPDK

VirtIO

VFIO

OVS

OVS offload

VPP, Contrail

UEFI CentOS, Ubuntu, Debian Fuel, Apex

LS1043 LS1046 LS1088 LS2080 LS2088 LX2

RDB Blades, iNICs Servers

硬件/片上系统

使能软件

商业软件

开源软件

客户软件

• 开放数据面和数据通路开发包（Open

Data Plane and

Data-Path

Development Kit）

• 虚拟网络设施(DPDK, ODP ..)

• OPNFV on ARM

• 标准平台使能

PUBLIC USE16

NFV 开放平台–硬件映射

• 可扩展的加速能力用于卸载管理程序和虚拟机

VxLAN, OVS, 防火墙, 流量控制, IPSec,

Netflow, SDN

• 标准化Linux, ODP, Virtio, DPDK

• 驱动相关的标准化组织ETSI NFV, OPNFV, ONF, LNF

• 标准化软件安装环境• UEFI, ONIE, ACPI, uboot

开放, 可缩放, 性能/ 价格优化方案

软件完全和开放标准兼容

QorIQ Layerscape平台

ARMv8ARMv8ARMv8

VM VM Container

MAC MAC MAC

Hypervisor Packet,

Crypto, TM

AccelerationInline Acceleration

网络

虚拟网络功能

通用处理器

虚拟网络功能

网页服务器

软件虚拟化& 分区层

网页服务器

硬件虚拟化& 分区层

IO, 网络虚拟化

vSwitch /

VMM

OpenFlow

Switch

Dumb

NIC

Smart

NIC

网络接口 网络接口

网络 IO 告诉串行 IO

控制器 控制器

NFV 计算节点

PUBLIC USE17

Layerscape平台

NFV 解决方案构架

Veth-port

10G Eth

vVPN vRouter/Fwl

用户空间内核空间(Ubuntu)

IKE StrongSwan

so

cke

t

用户空间

内核空间 (OpenWRT)

Route, dhcp, etc

so

cke

t

fpm

DPDK

Open fastpath

3rd-Party vNF

用户空间

内核空间 (Ubuntu)

so

cke

t

3rd-Party App

OP-NFV(编排管理, 管

理)

Open

Contrail,

Daylight

Open Stack

Fuel, Apex

Installer

计算 Virt

KVM

Qemu

libvirt

Docke

rs, C

ep

h

I/O 和网络 Virt

OVS -

kernel

10G Eth

OVS -

DPDK

Virtio-net

vhost-user

OVS, Service-

Chaining – HW

Packet Engine

OP-NFV • Brahmaputra

DPDK • v2.2+

OVS • v2.4/2.5

• OVS DPDK

• OVS Packet-Engine

KVM • v2.2

Qemu • v2.5

Libvirt • 1.2.20

Linux • LTS Kernel 4.1.2

Orchestration • Open Daylight

Reference

vNFs

• Open Source

• vRouter,

• vFW (iptables),

• vVPN (strongSwan)

Distro • UEFI

• CentOS

NFV 开发包

UEFI, CentOS

OP-NFV 社区代码无修改重用

NXP NFV 使能–代码上传社区开源, 高性能

NXP 硬件加速 –高性能

Virtio (Qemu)

Virtio-

crypto

VFIO (direct)

Virtual

NIC, SEC

virtio vfio

DPDK

virtio vfio

NXP Sample vNF

用户空间

内核空间 (CentOS)

Virtio-net,crypto

NW Stack

socket DPDK

virtio vfio

Virtio-net,crypto

NW Stack

Virtio-net,crypto

NW Stack

Virtio-net,crypto

NW Stack (ipsec)

net

perf

OSSL

speed-

test

L3-

Fwd

IPSec

Fwd

SECARMv8

第三方代码无修改重用

Service-chain

内核virt 用户空间 virt 硬件辅助

Packet Engine

PUBLIC USE18

硬件辅助

用户

用户

I/O & 网络虚拟化 – NXP 优势

用户空间

内核

内核

硬件

传统用户程序

客户端/

虚拟机

主机

用户程序

Virtio前端

Linux NW stack DPDK, ODP API

Virtio前端 VFIO 前端

Virtio后台

主机驱动

OVS –内核

Virtio后台

主机 ODP, DPDK

OVS –用户空间

vSECvEth

OVS - AIOP

网络口 加密加速器

前端/后台 内核/内核 内核/用户 用户/用户 用户 / 硬件

可一致 最高 高 高 中

性能 低 中 中 最高

差异 低 中 中 高

硬件辅助网络虚拟化

容易迁移到传统vNFs

PUBLIC USE19

广泛的 NFV 安全平台解决方案

URL

Filter

过滤Apps ID

应用控制

SSL (DPI)

Inspection

检测

QoS

Rate Limit

带宽控制

IDS/IPS

入侵防护

APT

Protection

保护Botnet

僵尸网络防护

Malware

恶意软件防护

Web

Security

网页安全

Trend Micro 网络安全解决方案

PUBLIC USE20

MA

NO

在 NXP LS1043 虚拟化平台运行 Micro VNFs Tre

nd

Mic

ro

EM

S a

nd

VN

Fs

Tre

nd

Mic

ro

云服务

主动更新 信誉服务

IDS/IPS

VNF 1

App-ID URL 过滤

VNF 3

VNF N…

EMS网页 UI

客户系统

QorIQ LS1043 平台

OVS-DPDK

日志系统 OSS/BSS

VNFM

数据库 编排

VIMKVM

全局威胁智能感知

报告/ 管理系统

IDS/IPS

VNF 2

PUBLIC USE21

NXP开放式虚拟化平台- 总结 (Open Standard Virtualization Platform)

• 使用动态服务链的端到端的网络功能虚拟化 (End-to-end network Virtualization Platform)

−位于服务器，数据中心云

−位于智能网络终端和应用中

• NXP 提供高性能/ 功耗/ 价格组合 (High Performance/Watt/$, Scalable 1x, 2x, 4x, 8x Cores)

−硬件辅助网络虚拟化

• 开放标准兼容的商业化 vNF平台解决方案,支持各种来源的VNFs（Open Standard Platform)

−标准化的虚拟化模块– DPDK, OVS, KVM, Docker, Ceph

−无缝嵌入的硬件加速

−标准操作系统和安装环境

−商业化 vNF –例如: Trend Micro DPI 软件

PUBLIC USE23

ATTRIBUTION STATEMENT

NXP, the NXP logo, NXP SECURE CONNECTIONS FOR A SMARTER WORLD, CoolFlux, EMBRACE, GREENCHIP, HITAG, I2C BUS, ICODE, JCOP, LIFE VIBES, MIFARE, MIFARE Classic, MIFARE

DESFire, MIFARE Plus, MIFARE FleX, MANTIS, MIFARE ULTRALIGHT, MIFARE4MOBILE, MIGLO, NTAG, ROADLINK, SMARTLX, SMARTMX, STARPLUG, TOPFET, TrenchMOS, UCODE, Freescale,

the Freescale logo, AltiVec, C 5, CodeTEST, CodeWarrior, ColdFire, ColdFire+, C Ware, the Energy Efficient Solutions logo, Kinetis, Layerscape, MagniV, mobileGT, PEG, PowerQUICC, Processor Expert,

QorIQ, QorIQ Qonverge, Ready Play, SafeAssure, the SafeAssure logo, StarCore, Symphony, VortiQa, Vybrid, Airfast, BeeKit, BeeStack, CoreNet, Flexis, MXC, Platform in a Package, QUICC Engine,

SMARTMOS, Tower, TurboLink, and UMEMS are trademarks of NXP B.V. All other product or service names are the property of their respective owners. ARM, AMBA, ARM Powered, Artisan, Cortex,

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