中國電信有限公司江蘇分公司 操作維護中心 劉 菁

軟件定義網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化在無線網(wǎng)中應(yīng)用

中國電信有限公司江蘇分公司 操作維護中心 劉 菁

網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展促進網(wǎng)元普遍覆蓋，無論是何種接入模式，都帶來運營成本的增加。SDN（軟件定義型網(wǎng)絡(luò)）和NVF（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）是兩種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，目的是通過虛擬化技術(shù)，運行在各網(wǎng)元如服務(wù)器、交換機、路由器、存儲設(shè)備中，實現(xiàn)網(wǎng)元軟硬件分離，實現(xiàn)控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面進行分離，實現(xiàn)可編程化控制。其商業(yè)價值，在于開通新業(yè)務(wù)的時間縮短、集中控制減少運維操作、業(yè)務(wù)調(diào)整時間縮短，總體降低運營成本。

軟件定義型網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化； 無線

0 引言

在無線網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的時代，密集站址部署帶來海量的承載網(wǎng)元，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模急速增長，如何高效管理網(wǎng)絡(luò)、控制運維成本的快速上升，如何加快業(yè)務(wù)創(chuàng)新響應(yīng)速度并應(yīng)對用戶對業(yè)務(wù)質(zhì)量的更高要求，如何解決為滿足用戶對帶寬快速膨脹需求帶來的網(wǎng)絡(luò)效率提升問題，這些都已成為運營商面臨的挑戰(zhàn)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）正是應(yīng)運而生，對傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)方案，帶來促進業(yè)務(wù)創(chuàng)新與上市、部署和運維效率提升、網(wǎng)絡(luò)傳送效率提升、用戶體驗提升等諸多價值。

1 SDN及NVF的比較

SDN和NFV，兩者既相互獨立，又相輔相成。

SDN核心在于開放和可編程控制，網(wǎng)絡(luò)自身的承載控制分離。而NFV關(guān)鍵訴求是基于標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、存儲和大容量以太網(wǎng)，以軟件形式，遠程自動部署在統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施上，強調(diào)的是電信產(chǎn)品虛擬化。兩者解決的問題不同，設(shè)計的技術(shù)也不同，見表1。

表1 SDN與NVF對比

從運營商角度出發(fā)，SDN與NVF有著共同的目標(biāo)：降低維護成本，提高利用率，加速新業(yè)務(wù)部署，打破傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效發(fā)揮整網(wǎng)效率。SDN與NVF相互協(xié)作，更好滿足運營商在提升網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、增強網(wǎng)絡(luò)控制和加快響應(yīng)速度方面的需求。

例如圖1，NFV的業(yè)務(wù)編排通過SDN controller開放北向接口，控制虛擬網(wǎng)元之間的傳輸通信，使各虛擬網(wǎng)元協(xié)同工作。

2 SDN及NVF在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1 基于ONF標(biāo)準(zhǔn)的演進分組核心網(wǎng)

ONF（開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定組織）與NFV-EPC（演進分組核心網(wǎng)）不同，除了網(wǎng)元功能虛擬化，還增加了控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，EPC控制面功能集中，通過OF-controller實現(xiàn)對轉(zhuǎn)發(fā)面的控制，見圖2。

OF-config協(xié)議是一種南向用于對SDN交換機進行遠程配置和管理的協(xié)議，更好地對分散部署的SDN交換機實現(xiàn)集中化管控。

此架構(gòu)與傳統(tǒng)EPC相比：

1） 集中智能控制：控制面和數(shù)據(jù)面分離，控制面邏輯集中，基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)全局視圖做智能控制；

2） 可編程：可使網(wǎng)絡(luò)自動配置，提供開放API（應(yīng)用程序接口）給應(yīng)用，促進網(wǎng)絡(luò)功能創(chuàng)新；

3） 抽象：SDN上層應(yīng)用抽象于的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，SDN控制器抽象于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，各層解耦。

2.2 基于SDN的移動性管理

移動網(wǎng)絡(luò)中的GTP（通用無線分組業(yè)務(wù)隧道協(xié)議），是為了兼容原有的3GPP（第三代合作伙伴計劃）標(biāo)準(zhǔn)，但是網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展引發(fā)這樣一個矛盾：在大范圍切換的時候，GGSN（網(wǎng)關(guān)通用無線分組業(yè)務(wù)支持節(jié)點）作為保證IP地址雙向隧道切換的錨點，要求GGSN/PGW（分組數(shù)據(jù)網(wǎng)）部署位置越高越好，而Internet流量的激增又將促使將GGSN/PGW部署位置降低。

SDN可以有效解決這一問題。

SDN移動性管理的核心：通過SDN機制，通過動態(tài)策略控制非GTP的承載，根據(jù)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等對用戶面進行靈活的轉(zhuǎn)發(fā)和QoS（服務(wù)質(zhì)量）控制，并使網(wǎng)絡(luò)扁平化，降低用戶面時延，消除GTP存在的問題，見圖3。

2.3 SDN for Wi-Fi（無線保真）

SDN用于實現(xiàn)WLAN（無線局域網(wǎng)）和固網(wǎng)融合，在管理、策略上統(tǒng)一；對WLAN更加靈活的控制，適應(yīng)業(yè)務(wù)動態(tài)變化。具體來說實現(xiàn)以下功能：

1） 固網(wǎng)和WLAN統(tǒng)一策略，提供一致的用戶體驗；

2） 構(gòu)建智能校園網(wǎng)絡(luò)，通過可編程適應(yīng)各種商業(yè)應(yīng)用的需求（安全、服務(wù)質(zhì)量、流量控制等）；

3） 固網(wǎng)和WLAN統(tǒng)一管理，簡化運維；

4） 更多Vendors，更多選擇；

5） 簡化網(wǎng)絡(luò)部署，降低總費用。

2.4 NVF在Cloud RAN中的應(yīng)用

Cloud RAN〔也被稱為C-RAN（無線接入網(wǎng)）和Centralized-RAN〕是用于未來移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一種新型蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是一種由高密度基站連接大量分布式遠端射頻單元的網(wǎng)絡(luò)。它使用虛擬化技術(shù)和軟件定義無線電網(wǎng)絡(luò)框架實現(xiàn)從有線網(wǎng)絡(luò)向基帶池資源的轉(zhuǎn)變。

NVF為RAN云化之后工程期提供自動化部署和運維期的彈性調(diào)度等必備能力，可以應(yīng)用在以下幾方面：

1） LTE（長期演進）RAN架構(gòu)演進到集中式的BBU（基帶處理單元）pool，可共享基帶，大幅降低無線接入網(wǎng)絡(luò)的能耗和TCO，并且可以通過協(xié)作式無線電大幅提升無線網(wǎng)絡(luò)性能，見圖4。

2） 虛擬化RAN?；鶐АAC（媒體接入控制）、RLC（無線鏈路控制）、PDCP（分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）、RRC（無線資源控制）都虛擬化，實現(xiàn)網(wǎng)元軟硬件分離，減少網(wǎng)絡(luò)硬件盒子數(shù)量。

3 結(jié)束語