◆房梽斅 呂輝

SDN/NFV技術(shù)對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)意義及有關(guān)技術(shù)探討

◆房梽斅 呂輝

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司北京分公司 北京 100089）

隨著電信網(wǎng)絡(luò)虛擬化建設(shè)愈發(fā)深入，電信運(yùn)營(yíng)者迎來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨一系列挑戰(zhàn)難題，怎樣推動(dòng)SDN/NFV新型網(wǎng)絡(luò)快速轉(zhuǎn)型，成為電信運(yùn)營(yíng)者首要思考的課題之一。為了促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維水平的提升，控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)成本，增強(qiáng)電氣運(yùn)營(yíng)者的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，本文從SDN/NFV技術(shù)對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的意義價(jià)值層面展開(kāi)分析，強(qiáng)調(diào)電信云通過(guò)運(yùn)用虛擬技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等手段，構(gòu)建云網(wǎng)融合場(chǎng)景，借助SDN/NFV技術(shù)手段，根據(jù)電信云網(wǎng)絡(luò)的基本特征，形成資源全面調(diào)度、功能開(kāi)放、容量彈性良好、結(jié)構(gòu)靈活多變的云化平臺(tái)系統(tǒng)；電信云離不開(kāi)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)功能的作用支撐，這也是形成云化平臺(tái)系統(tǒng)的核心技術(shù)手段，確保運(yùn)營(yíng)者網(wǎng)絡(luò)在云化運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)元間的自動(dòng)優(yōu)化、運(yùn)維整合、安全防護(hù)，以期為運(yùn)營(yíng)者分析電信網(wǎng)絡(luò)虛擬化方案提供更多的參考依據(jù)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)軟化與云化的快速發(fā)展。

SDN技術(shù)；NFV技術(shù)；電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)階段電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)主要以各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)架構(gòu)基本IT與平臺(tái)系統(tǒng)，在核心網(wǎng)絡(luò)的支持下，轉(zhuǎn)變成融合垂直架構(gòu)式發(fā)展方向，因該架構(gòu)形式具有一定的封閉性特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)功能、業(yè)務(wù)功能的耦合性顯著，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備結(jié)合分布式管控形式，品種類(lèi)型的多樣性，使其缺少相同標(biāo)準(zhǔn)的整體性網(wǎng)絡(luò)視圖。同時(shí)，遵循封閉網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基本特征，能夠符合固有電信號(hào)將網(wǎng)絡(luò)作為核心業(yè)務(wù)的形式，也可支持目前網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的基本要求；但是，基本要求和新型業(yè)務(wù)領(lǐng)域中，互聯(lián)網(wǎng)機(jī)制不斷發(fā)展，難以配合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自主配合業(yè)務(wù)的根本發(fā)展趨勢(shì)。

1 SDN/NFV技術(shù)對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的意義價(jià)值

SDN作為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新與變革具體體現(xiàn)，主要立足于網(wǎng)絡(luò)云背景下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重新定義，利用轉(zhuǎn)發(fā)與管控分離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化建設(shè)，并把整體網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成一個(gè)資源池，對(duì)其展開(kāi)協(xié)調(diào)調(diào)度，強(qiáng)化用戶體驗(yàn)感，提升網(wǎng)絡(luò)利用效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)API開(kāi)放，支持流量經(jīng)營(yíng)[1]。

NFV作為業(yè)務(wù)使能的創(chuàng)新與變革的直接表現(xiàn)，主要圍繞設(shè)備云化，對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行重新定義，利用軟件與硬件解耦，展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能具有虛擬化特性，利用硬件資源池，根據(jù)業(yè)務(wù)量的量變自動(dòng)伸縮情況，優(yōu)化硬件運(yùn)用效果與高效安排能力。實(shí)際而言，SDN/NFV技術(shù)特征與影響具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）利用集中管控，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)智能發(fā)展

利用分離技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)SDN控制器裝置應(yīng)用和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備管控界面的有效分離，形成轉(zhuǎn)發(fā)界面與管控界面的獨(dú)立操控，建構(gòu)成擁有SDN控制器設(shè)備可管控諸多轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的集中式管控形式。只有在此條件下，才能優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)備的核心要求，將網(wǎng)絡(luò)“核心”轉(zhuǎn)變成集中設(shè)置的控制器設(shè)備之中，促進(jìn)智能化操控系統(tǒng)的發(fā)展[2]。

（2）利用硬件設(shè)施的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段，NFV發(fā)展愈發(fā)成熟完善，可使網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的適應(yīng)性得到良好改進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，會(huì)彌補(bǔ)各種類(lèi)型硬件設(shè)備的缺陷與不足，例如BRAS、SR、MME等設(shè)施在日后發(fā)展中，勢(shì)必會(huì)被“系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)聯(lián)合專(zhuān)用號(hào)軟件”所代替，有效控制設(shè)施的經(jīng)濟(jì)成本支出，滿足網(wǎng)絡(luò)配備的基本要求，提高資源的整合利用率。

（3）提高開(kāi)放編程的水平，促進(jìn)第三者應(yīng)用

SDN技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)界面協(xié)調(diào)和應(yīng)用接口開(kāi)放的效果，促使轉(zhuǎn)發(fā)界面可通過(guò)SDN控制器設(shè)備對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的核心配備、轉(zhuǎn)發(fā)行為進(jìn)行管控，應(yīng)用接口開(kāi)放，使運(yùn)營(yíng)者或使用APP可以結(jié)合自身的實(shí)際需求，適當(dāng)增添業(yè)務(wù)或刪減業(yè)務(wù)，準(zhǔn)許用戶展開(kāi)相關(guān)制定研發(fā)。

轉(zhuǎn)發(fā)界面協(xié)調(diào)與應(yīng)用接口開(kāi)放，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)縱向功能，改善編程開(kāi)放性效果，符合不同的用戶實(shí)際要求，提高用戶的實(shí)踐體驗(yàn)感，促進(jìn)第三者的廣泛應(yīng)用[3]。除此之外，引用SDN/NFV技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)擁有全局視圖、全局優(yōu)化的功能，還具備十分靈活的業(yè)務(wù)布置、快速業(yè)務(wù)優(yōu)化功能，使網(wǎng)絡(luò)智能化管控與業(yè)務(wù)自動(dòng)化安排能力不斷升高，可以有效解決目前電信網(wǎng)絡(luò)面臨的擴(kuò)展性問(wèn)題、開(kāi)放性問(wèn)題以及集約化問(wèn)題。

2 SDN/NFV技術(shù)對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的技術(shù)分析

針對(duì)目前電信運(yùn)營(yíng)者來(lái)講，SDN/NFB技術(shù)手段對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)起到不可忽視的作用，但是也不能在新穎的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上引用與布置，應(yīng)該對(duì)當(dāng)前網(wǎng)存量的實(shí)際特性、根本需求加以考量。具體來(lái)講，在IP網(wǎng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、IDC等環(huán)境之中，SDN/NFV技術(shù)有著顯著的應(yīng)用價(jià)值。

（1）IP網(wǎng)技術(shù)手段

現(xiàn)階段，IP網(wǎng)絡(luò)雖然容量較為可觀，扁平化特征顯著，但是針對(duì)流量的調(diào)度與應(yīng)用，缺乏相應(yīng)的靈敏性特點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)延伸性受其限制，無(wú)法對(duì)使用需求展開(kāi)快速反應(yīng)。IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通常應(yīng)用IGPMetric和BGP形式，實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)度，由于IGPMetric形式容易一著不慎滿盤(pán)皆輸，沒(méi)有良好的全局視圖功能，而B(niǎo)GP模式管理控制難度較大，無(wú)法大面積應(yīng)用[4]。

因此，針對(duì)SDN技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)施加以優(yōu)化，促使當(dāng)前擁有的路由器平臺(tái)系統(tǒng)在分布式路由協(xié)調(diào)的基本條件下，應(yīng)用南向接口調(diào)節(jié)處理，將路由器設(shè)施的復(fù)雜性降低，可以達(dá)到靈活管控與靈敏轉(zhuǎn)發(fā)的效果。詳情見(jiàn)圖1所示。

圖1 IP網(wǎng)技術(shù)手段

然而，針對(duì)IP城域網(wǎng)面臨業(yè)務(wù)功能和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備功能存在一定的問(wèn)題，由于部分基礎(chǔ)設(shè)施功能設(shè)計(jì)較為復(fù)雜多變，安排和維修工作難度較大，譬如層次化QoS的應(yīng)用等。另外，基礎(chǔ)設(shè)備功能升級(jí)優(yōu)化有著一定的難度，使新業(yè)務(wù)高效安排受到不良影響。

基于此，在城市區(qū)域網(wǎng)建設(shè)中，加強(qiáng)智能邊緣虛擬化的應(yīng)用，BRAS/SR/MSE應(yīng)用統(tǒng)一的服務(wù)器設(shè)備，降低對(duì)硬件設(shè)備的要求；業(yè)務(wù)功能應(yīng)用形式軟件系統(tǒng)，達(dá)到新業(yè)務(wù)功能即可不需要借助物理硬件設(shè)備，也可進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)快速安排。根據(jù)業(yè)務(wù)鏈技術(shù)手段，還可強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)效果，使業(yè)務(wù)自動(dòng)化安排優(yōu)化效率不斷提升，彌補(bǔ)傳統(tǒng)模式應(yīng)用的不足。

（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方式

現(xiàn)階段，對(duì)于傳輸網(wǎng)絡(luò)一般應(yīng)用靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)控制調(diào)整形式，同時(shí)和所承擔(dān)的運(yùn)用功能、用戶網(wǎng)絡(luò)處于分離狀態(tài)，難以滿足日益增長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)化業(yè)務(wù)需求，譬如對(duì)于功能業(yè)務(wù)發(fā)展形成的臨時(shí)大寬帶要求，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，提高開(kāi)通、整合、拆除電路連接的效率，提升綜合水平。目前，開(kāi)設(shè)傳輸專(zhuān)線項(xiàng)目，通常需要利用數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間，然而針對(duì)專(zhuān)線業(yè)務(wù)合同服務(wù)時(shí)間期限要求通常為幾個(gè)月、甚至是幾年[5]。為了促進(jìn)動(dòng)態(tài)化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)形式不斷發(fā)展，應(yīng)該在短短幾分鐘，甚至幾秒內(nèi)即可完成業(yè)務(wù)開(kāi)通，強(qiáng)化工作效率的同時(shí)，還要管控經(jīng)濟(jì)成本，用戶申請(qǐng)和配備網(wǎng)絡(luò)寬帶等實(shí)際特征，應(yīng)盡量避免或降低人為因素的干預(yù)影響。

鑒于此，利用SDN技術(shù)手段的開(kāi)放性、集中管控的作用優(yōu)勢(shì)，可以有效管控跨廠商、跨區(qū)域組網(wǎng)環(huán)境，并利用北向API接口的標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化技術(shù)手段，進(jìn)行傳送網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置眾多新型項(xiàng)目業(yè)務(wù)，譬如虛擬傳送網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、寬帶根據(jù)需要點(diǎn)撥業(yè)務(wù)、用戶自動(dòng)化渠道選取等。應(yīng)用開(kāi)放式API接口方式，傳送網(wǎng)絡(luò)還可掌握用戶實(shí)際的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)要求，如寬帶、區(qū)域位置等；傳輸SDN控制器設(shè)備根據(jù)這些業(yè)務(wù)的信息資源，做好服務(wù)響應(yīng)工作，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。詳情如圖2所示。

圖2 傳輸網(wǎng)技術(shù)手段示意圖

（3）IDC網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前，IDC網(wǎng)絡(luò)難以符合云計(jì)算調(diào)度與信息共享的實(shí)際要求，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，云資源池中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施較多，且網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化特點(diǎn)顯著，針對(duì)復(fù)雜的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)手工化配置方式，容易對(duì)用戶要求反應(yīng)效率產(chǎn)生不利影響；其二，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆y以直觀體現(xiàn)，特別對(duì)于租戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和總體云資源網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法達(dá)到完善的對(duì)應(yīng)關(guān)系，導(dǎo)致運(yùn)維難度進(jìn)一步升高；其三，難以適應(yīng)多元租戶的環(huán)境，租戶與租戶間隔離難度進(jìn)一步升高，網(wǎng)絡(luò)資源難以實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度與共享，尤其針對(duì)跨云數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)，調(diào)度難度進(jìn)一步增加；其四，無(wú)法滿足不同租戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量、安全管理的根本要求，資源池網(wǎng)絡(luò)無(wú)法掌握動(dòng)態(tài)化租戶的基本需求，導(dǎo)致資源過(guò)度浪費(fèi)。

基于此，SDN技術(shù)的合理應(yīng)用，合理強(qiáng)化IDC網(wǎng)絡(luò)措施的統(tǒng)一配置與資源調(diào)度的靈活性。不但可以利用SDN控制器設(shè)施，感知IDC鏈路帶寬利用效率，對(duì)IDC內(nèi)部與外部流量分布狀況加以采集分析，利用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算形式，調(diào)配與優(yōu)化可用鏈路，形成轉(zhuǎn)發(fā)路徑下發(fā)到數(shù)據(jù)中心，轉(zhuǎn)發(fā)至設(shè)備之中，以此提高鏈路寬帶資源的應(yīng)用效率[6]；除此之外，在虛擬機(jī)器遷移中，SDN控制器設(shè)備，可以了解與掌握虛擬機(jī)遷移前與錢(qián)以后的實(shí)際位置，將源交換機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)移到目的交換機(jī)之中，為跨DB大二層網(wǎng)絡(luò)提供便利條件，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)措施的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)移。

（4）IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

當(dāng)前在IMS網(wǎng)絡(luò)之中，硬件資源通常處于設(shè)施專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)用的狀況，不同的硬件資源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理的效果。同時(shí)，各個(gè)區(qū)域的IMS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施具有相互獨(dú)立性，未能實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域互相連接，難以對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。這也導(dǎo)致在供給互聯(lián)網(wǎng)媒體業(yè)務(wù)、企業(yè)層面中，IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)功能效果不佳。

在資源調(diào)控方面，NFV技術(shù)有著顯著的靈活性，滿足IMS網(wǎng)絡(luò)設(shè)施多媒體業(yè)務(wù)的基本要求。鑒于此，可使資源調(diào)控的靈活性進(jìn)一步提升，達(dá)到錯(cuò)峰消骨的效果，符合緊急業(yè)務(wù)的資源要求。與此同時(shí)，在資源組織方面，虛擬化的IMS網(wǎng)絡(luò)可將資源信息合理分隔，符合資源專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)用的安全要求；還可把資源進(jìn)行快速調(diào)控，為企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)快速組織專(zhuān)項(xiàng)IMS網(wǎng)絡(luò)的效果。然而，典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)分析，詳情見(jiàn)表1。

表1 典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用SDN/NFV技術(shù)分析

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)上述研究可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的電信運(yùn)營(yíng)者在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，SDN/NFV技術(shù)可以彌補(bǔ)固有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不足，有著較高的應(yīng)用價(jià)值。為了貫徹落實(shí)SDN/NFE技術(shù)手段，需要發(fā)揮效用條件，加強(qiáng)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)與建設(shè)，構(gòu)建完善的運(yùn)營(yíng)管控體系，加大研發(fā)力度，才能滿足時(shí)代發(fā)展的根本需求，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。

[1]關(guān)勇，張佳軍.基于SDN/NFV的移動(dòng)邊緣計(jì)算在廣電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)應(yīng)用的研究[J].廣播與電視技術(shù)，2019，46（01）：62-68.

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