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第1章 什么是开放的网络自动化平台ONAP
1.1 什么是ONAP？
ONAP是Open Network Automation Platform，翻译过来就是开放的网络自动化平台。
1.2 什么是的网络自动化平台？
所谓网络自动化，是指网络功能设备（如CU, DU）部署的自动化，管理的自动化。
说白了，就是有这么一种“云”平台，能够非常方便的、自动化的部署5G网络设备。
这里的网络设备，可以是纯软件的CU, 也可以是软件+硬件基础的DU, 也可以是嵌入式硬件RU。
打个不确当的比方，淘宝就是之中平台，可以轻松的给小卖家建立卖家的店面。
传统的无线网络设备的部署，是需要工程技术人员到机房安装硬件设备和安装软件，然后进行对设备进行配置。
网络自动化平台就没有这么麻烦了，特别是CU的安装，只需要远程的点击一个按钮，就会在云平台上自动创建CU, DU等相关网元的软件功能实体。
这就是自动化、网络自动化平台的含义。
1.3 ONAP的动机与背景
在ONAP诞生之前，通信运营商为了提供新的业务，在从安装新的数据中心设备到（某些情况下）升级客户现场设备等一系列工作中，需要执行大量的人工调整工作。
这种人工模式的规模和成本均对运营商提出了重大的挑战。
许多运营商都在寻求利用SDN和NFV技术，提高业务创新速度，简化设备的互操作性和集成难度，降低整体的资产投入和运营成本。
另外，目前碎片化的管理场景也使得端到端级别的业务质量难以得到监控和保障。
随着电信运营商、有线运营商、云服务提供商以及他们的方案提供商对通用、自动化平台需求的增加，ONAP项目应时而生，并致力于在充分利用现有投资的前提下，提供差异化的、按需定制的、有竞争力的网络服务。
ONAP通过为物理和虚拟网络设备提供全局的和大规模（多站点和多VIM）的自动化功能来解决这些挑战。
它通过支持可以快速定义资源的TOSCA数据模型，提供一套通用的、开放的、可互操作的北向REST接口，以及支持YANG和TOSCA数据模型来提高业务敏捷性。
ONAP的模块化和分层特性有助于提高互操作性并简化集成过程，它能够与多个VIM、VNFM、SDN控制器甚至传统网络设备的集成来支持多VNF的环境。
ONAP对VNF的整体要求发布将助力符合ONAP标准的VNF的商业部署。
这样既可以帮助网络和云业务运营商优化他们的物理和虚拟基础设施，以降低成本、提高性能；
同时，ONAP采用标准模型，降低了异构设备的集成和部署成本，同时最大限度地减少了管理的碎片化。
1.4 ONAP的底层支撑技术
5G技术的一个关键软件基础设施是云计算和网络虚拟化。
通过虚拟化技术来快速的更改网络拓扑，部署网络服务，实现服务的高可用等，顺便说一句中国的基建2.0时代将是云计算的基建时代。
ONAP通过MultiCloud组件与不同的云平台对接，实现了从模版定义服务到服务下发，到服务监控和服务扩缩的一整套端到端流程，降低了部署时间，提高了运维效率，从而降低了成本，提高了生产效率。
1.5 ONAP的前世
其前身是中国移动的Open-O和AT&T的OpenECOMP平台，两个平台合并后就成了现在的ONAP项目（群），目前托管在Linux Foundation Networking下面。
光这两大运营商就覆盖了全球50%以上的用户，所以ONAP从成立开始就受到了很多的关注，从其白金成员列表也能看出来阵容之强大。
ONAP从第一个版本开始就以Use Case为导向，第一个版本支持的就有vFirewall，vDNS，vCPE，LTE vEPC等。
这是网元，由原先的硬件设备，逐渐演化成了一个个基于“云”之上的虚拟设备，可以实时的、动态的创建，如DNS服务器，CPE和LTE的核心网EPC等。
从上图可以看出，LTE的核心网EPC中的网络实体，都已经虚拟化，如vMME, 这些虚拟化的网元，是基于某种云平台之上的，可以动态的创建和删除。
ONAP就是这样的基于“云”的网络自动化平台。
它通过提供一个开放的平台和接口，从一开始就吸引了很多设备厂商的加入，为ONAP的可用性，稳定性，可扩展性贡献了很多代码，为ONAP提供各种虚拟的网络功能设备提供了大量的支持，如MME。
一个开放的社区，参与的公司越多，就越有活力，与此同时，ONAP也积极与各个开源社区（例如OpenStack, Kubernetes, MEF, TM Forum, OASIS, ONF, IETF, ETSI等）合作，来扩展自己的功能。
1.6 5G与ONAP
与前几代无线技术不同，5G新的应用场景需要底层的动态网络的支持，对外展现出动态的行为。
动态行为来源于不同应用场景对延迟、可靠性、可用性、移动性，带宽和成本的不同级别的需求，如表所示。
支持这些不同需求的核心技术称为网络切片，就是通过在公共网络基础设施上创建为特定服务或客户服务的专用虚拟网络。
此外，5G的另外一个需求是需要按需向用户提供边缘计算应用，比如视频缓存等，从而使环境变得更加动态。
为了支持5G网络，网络自动化ONAP成为关键考虑因素之一，相比与LTE, 5G对ONAP的要求更加的迫切：
- 物理和虚拟混合的5G无线网络：
5G网络的基站部分（如基站RU功能）是以物理网络功能（PNF）的形式实现的，也就是所RU的虚拟化需要硬件的支持。
而另外一些功能（如基站的CU功能）以纯虚拟网络功能实现的，不需要特定的专有硬件的支持。
这意味着5G网络服务需要同时支持物理硬件（PNF）和虚拟网络功能（VNF）。
- 边缘计算自动化：
5G核心网的网络服务及其组成VNF（虚拟网络功能）一般部署在大数据中心。
对于5G，RAN无线处理的集中化和核心网/边缘应用处理的分离，预计将创建大量高度分布的边缘计算位置，5G必须支持边缘应用的自动化管理。
相对于LTE, 边缘计算是5G引入的一种新的网元，ONAP必须要能够支持这种新类型的网络设备。
- 实时分析智能：
5G网络需要实时优化自身以响应用户请求和网络行为。相对于LTE, 5G的网络部署与网络管理更加的智能，如支持虚拟网元的扩展，智能的故障管理和恢复，网络性能的自动优化等。
5G的网络功能的自动化是一个复杂的课题，包含5G RAN的自动化、5G传送网络的自动化、5G核心网的自动化。
可以说，在人们对更快网速、更稳定的网络，更高的自动水平，差异化的5G应用需求的背景下，不懂ONAP的技术，在5G时代将举步维艰。
开源ONAP提供了完整的5G自动化解决方案参考。
ONAP支持的5G功能集以及相关的应用案例包括：
- PNF发现和集成。
- 5G网络优化。
- 网络切片
- 。。。。。。
第2章 5G RAN的自动化
2.1 PNF发现和集成
5G RAN包含物理网元DU和虚拟化网元CU，如下图所示
假设DU还是需要特定的物理硬件作为支撑，如L1的功能需要专用的子卡等，因此DU是PNF (物理网络功能）。
如下展示了DU的自动化创建过程：
5G 物理网元（DU）的管理需要支持即插即用，ONAP开发了一套用于在线注册PNF的流程。
这个流程的步骤如下：
步骤1 PNF建模（PNF Modeling）：
ONAP采用类似VNF的方式来定义PNF，定义了一个网元描述文件PNFD ，用户可以为DU创建相应的PNF资源。
步骤2 PNF实例化声明（PNF Instance Declaration）：
网络管理员，可以基于DU的PNF模型，在ONAP上创建一个PNF基础设施服务。
步骤3 PNF启动初始化（PNF Boot Strapping）：
对特定供应商的PNF进行物理安装（安装特定厂家的软件包），上电后，执行特定的启动步骤完成初始化，比如获取IP地址，并感知到ONAP的IP地址，准备好联系ONAP。
步骤4 PNF联系ONAP：
实际的物理网元PNF完成向ONAP注册。
步骤5 PNF激活：
ONAP执行PNF的配置流程（如小区配置），对物理网元进行配置，可以包含一些必要的，厂商特有的配置动作，让物理网元处于可以提供业务的状态。
从上面的过程可以看出：
（1）无线接入网物理设备，需要通过预定义的标准接口向ONAP进行注册、还要接受ONAP的软件管理SWM, 配置管理CM, 故障管理FM等功能个。
（2）ONAP要能够实现对网物理设备, 如DU, 需要预先对DU进行建模, 建立一个特定的VNF模型。
（3）ONAP还需要拥有物理网元设备相关的软件、配置数据信息，以便于DU网元的部署能够即插即用。
2.2 5G网络优化
ONFAP还需要支持5G网络的性能优化。
这种优化通过动态配置5G无线接入网和回传网络的相关参数来实现。
迄今为止，3G和4G网络中的优化都是依赖供应商专业的硬件和软件以及工程技术人员。
ONAP将通过多个版本的努力，来构建一个开放的5G优化设计和实施生态系统。
当前和未来的5G网络优化ONAP功能列表包含：
- 实时性能管理：
5G需要对频繁（间隔不到一分钟）来自大量边缘位置的时间敏感性能管理（PM）数据进行实时分析。此分析数据用于推动网络和客户体验优化。直到4G，优化算法还是存在于网元内部。
未来，ONAP将通过吸收这些算法来解除对网元的负担，并将最终基于AI/ML的算法来执行分析功能，从而实现网络的全自动化。
这个功能，类似O-RAN中的RIC网元的功能。
- 非实时批量分析：
5G还需要处理频率较低（例如每5-15分钟）的批量PM数据，以便进行优化。
这个功能，类似O-RAN中SMO的功能。
- 应用安置（Homing）
ONAP将为特定的工作负载找到最佳边缘位置，这是一种基于负载的自动化网元部署。
工作负载包括VNF，边缘分析以及可能的边缘计算（MEC）应用程序。
安置算法包括诸如物理小区ID（PCI）和RF优化之类的考虑因素。
ONAP还允许基于硬件平台感知的安置策略。
- 缩放和修复：
随着边缘节点的逐渐增加，集中单元（CU）和其他VNF的自动放大/缩小以提供具有适当容量的平衡网络变得非常重要。
同时还需要自我修复功能。
- 边缘自动化：
出于上述所有原因，ONAP还要实现边缘计算节点的轻松加载和注册。
2.3 网络切片（Network Slicing）
网络切片是5G中一个核心的话题，它是一个涉及全程、全网的复杂课题。
ONAP 针对5G的切片功能进行建模，相关的工作已经开始。
ONAP已经实现的第一批5G功能包括：
- 支持PNF注册和PNF发现、编排、生命周期管理和监控。
- ONAP DCAE支持实时PM数据收集（开发了新的VES收集器，基于TCP/TLS协议，使用Google协议缓冲区编码实现）。DCAE还支持文件方式批量收集PM数据。
- Multi-Cloud项目与SO的紧密集成来简化边缘云的Onboarding。
- OOF项目有许多改进，以支持5G要求，如PCI优化和硬件平台感知（HPA）。
- Policy项目支持PCI控制闭环等要求。
- 建模项目在PNF描述符资源信息模型方面取得了进展。
5G是ONAP成功的一个关键用例。
鉴于ONAP所涉及的运营商拥有的移动用户占全球移动用户的70％以上，而且他们能够直接影响ONAP路线图，这为ONAP成为5G网络最终的自动化管理和编排平台铺平了道路。
第3章 ONAP 架构概述
下图展示了ONAP架构和基于微服务的平台组件的概要设计视图。
部分关键组件的作用：
- 设计态环境用于往ONAP上线业务和资源，并基于它们设计新业务。
- 对外API组件为ONAP平台的北向接口提供了互操作性，同时Multi-VIM/CLOUD模块支持ONAP系统负荷在云间的互操作。
- OOM提供了Kubernetes托管云环境下云原生安装和部署的能力
- ONAP的通用服务可以管理更加复杂和优化的拓扑。
- MUSIC允许ONAP扩展到多站点环境，以支持全局规模的基础架构需求。OOF提供一种声明性的、策略驱动的方法用于创建和优化应用，如归属/位置、变更管理调度优化等。
- 信息模型和框架实用程序持续演进，以协同众多标准化组织的拓扑、工作流和策略模型，包括ETSI NFV MANO、TM Forum SID、ONF Core、OASIS TOSCA、IETF和MEF等。
附录：
附录1：ONAP学习资料
（1）ONAP社区官方网站：优点是内容权威，更新及时；缺点是全英文，且介绍简单、晦涩。只适合了解主要动态，不适合系统学习。
（2）ONAP社区Wiki：优点是内容更新及时，对某一专一问题介绍比较详尽；缺点是全英文，内容质量参差不齐，不适合系统学习。
（3）国内一些技术网站资料：优点对某一专一问题介绍比较详尽；缺点是文章质量参差不齐，不适合系统学习。
（4）《ONAP技术详解与应用实践》：国内第一本系统介绍ONAP的书籍，由华为首席开源联络官领衔撰写，华为作为ONAP项目的主要贡献者之一，确保了本书的权威性和系统性。优点是系统、权威，介绍详细，且建有专门的读者群，由作者指导学习，答疑解惑；缺点是需要拿出一定的时间来阅读。