趙明宇上海貝爾股份有限公司工程師

嚴(yán)學(xué)強(qiáng)上海貝爾股份有限公司高級(jí)工程師

專家視點(diǎn)

SDN和NFV對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的影響分析

趙明宇上海貝爾股份有限公司工程師

嚴(yán)學(xué)強(qiáng)上海貝爾股份有限公司高級(jí)工程師

目前，ICT領(lǐng)域?qū)DN和NFV的研究方興未艾。本文結(jié)合提出的基于SDN和NFV的未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)邏輯和物理架構(gòu)，分析了SDN和NFV對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等多個(gè)方面的影響，并闡述了SDN和NFV在架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、安全可靠、落地實(shí)施等方面面臨的眾多挑戰(zhàn)。

軟件定義網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 影響

1 引言

當(dāng)前LTE網(wǎng)絡(luò)正在大規(guī)模部署，雖然現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能已經(jīng)有了極大的提升，但未來(lái)隨著用戶的進(jìn)一步激增，及用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求的逐步提高，使得人們不得不對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)、性能、需求等進(jìn)行重新思考。阿爾卡特朗訊、IMT2020推進(jìn)組、ITU-T等紛紛對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的性能及需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)，認(rèn)為未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有Gbit/s的用戶體驗(yàn)速率、百萬(wàn)平方公里的連接數(shù)、毫秒級(jí)的端到端時(shí)延及數(shù)十Gbit/s的峰值速率等；同時(shí)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)封閉、擴(kuò)展困難、新業(yè)務(wù)成熟周期過(guò)長(zhǎng)、創(chuàng)新缺乏等缺點(diǎn)也越來(lái)越成為影響運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)收和發(fā)展的桎梏，不能滿足按需供給、隨需而變和靈活快速等的需求。這些都對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)造成了極大的挑戰(zhàn)，勢(shì)必需要一些新的思想和技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。而SDN和NFV的出現(xiàn)恰逢其時(shí)，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)IT化、硬件標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備軟件化、功能模塊化和流程自動(dòng)化的趨勢(shì)，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的兩大使能技術(shù)，正不斷對(duì)未來(lái)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的眾多方面產(chǎn)生重大的影響。

2 SDN/NFV的優(yōu)點(diǎn)

SDN的基本特征是控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、控制集中化和開(kāi)放接口，通過(guò)SDN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可編程和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可定制化。SDN具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，歸納總結(jié)如下：

（1）易于擴(kuò)展、升級(jí)。控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，使得控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面可以獨(dú)立演進(jìn)。

（2）具有全局視圖?？刂乒δ茏鳛檐浖?yīng)用程序集中部署于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上，可獲得全網(wǎng)視圖，便于路由優(yōu)化和流量工程。

（3）硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，降低成本。軟件和硬件解耦，使得底層的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備可以不依賴于傳統(tǒng)的專有設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，降低了CAPEX（資本性支出）。

（4）加快新業(yè)務(wù)成熟周期。沒(méi)有專有設(shè)備的束縛，可以極大地降低新業(yè)務(wù)成熟周期。

NFV希望通過(guò)使用基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器、存儲(chǔ)和交換等通用設(shè)備，來(lái)取代通信網(wǎng)傳統(tǒng)的私有專用的網(wǎng)元設(shè)備，采用軟件虛擬化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能。其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

●降低CAPEX

通用硬件成本更低，所需備件更少，所需滿足峰值負(fù)載的性能冗余開(kāi)銷(xiāo)更少。

●動(dòng)態(tài)遷移，按需部署，資源靈活共享

增加了網(wǎng)絡(luò)彈性，減少了安裝調(diào)試所需的時(shí)間，而自動(dòng)化部署進(jìn)一步減少了時(shí)間，可以在幾小時(shí)甚至是幾分鐘內(nèi)部署完成，而不像過(guò)去需要幾周或幾個(gè)月。低成本、快速的部署意味著應(yīng)用可以更容易地上馬或刪除。

●業(yè)務(wù)創(chuàng)新靈活快速

基于軟件可以方便靈活地進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng)新及定制，甚至實(shí)現(xiàn)Web級(jí)的創(chuàng)新速度和模式。

SDN和NFV是相輔相成的，具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，盡管兩者可以融合，但并不相互依賴，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化可以不依賴于SDN而另行部署。兩者的互補(bǔ)性體現(xiàn)在SDN能增強(qiáng)NFV的兼容、易操作等性能，而NFV通過(guò)虛擬化及IT編排等技術(shù)能提高SDN的靈活性。兩者的緊密結(jié)合，能更有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放和創(chuàng)新，可以讓運(yùn)營(yíng)商快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，輕松應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。簡(jiǎn)言之，SDN使得底層網(wǎng)絡(luò)能更好地響應(yīng)上層應(yīng)用的需求，而NFV則使得上層應(yīng)用能更好地滿足和實(shí)現(xiàn)用戶的需求。

3 SDN和NFV對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的影響分析

SDN和NFV被認(rèn)為可以適用于城域網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)、家庭網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行支撐系統(tǒng)（OSS）和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）等網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)部分。本文提出的基于SDN和NFV的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)邏輯圖和物理圖分別如圖1、2所示。圖1中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線資源的調(diào)度和配置，SDN控制器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)控制。認(rèn)為未來(lái)的控制器主要部署在數(shù)據(jù)中心，按管理區(qū)域的大小，數(shù)據(jù)中心可分為本地、區(qū)域和中心3級(jí)（見(jiàn)圖2）。以下分別從接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、IP服務(wù)幾個(gè)方面分析SDN和NFV對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的影響。

圖1 基于SDN和NFV的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)圖

3.1 固定接入

對(duì)固定接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)，接入鏈路通常是網(wǎng)絡(luò)中的主要瓶頸，極大地影響用戶的服務(wù)體驗(yàn)。因此，對(duì)接入鏈路上資源的有效管理至關(guān)重要。

（1）HTTP自適應(yīng)流的優(yōu)化

當(dāng)前視頻傳輸是網(wǎng)絡(luò)流量中的大頭，且所占比例還在不斷上升。目前的HTTP自適應(yīng)流等機(jī)制，容易造成低比特率視頻流的服務(wù)體驗(yàn)變差。而采用SDN控制流到隊(duì)列的映射，可以在保證視頻流優(yōu)先級(jí)的同時(shí)，兼顧帶寬可以公平地被所有隊(duì)列共享。

（2）虛擬家庭網(wǎng)關(guān)

現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)因?yàn)榭刂坪娃D(zhuǎn)發(fā)的緊耦合，升級(jí)及業(yè)務(wù)創(chuàng)新受限。而采用SDN之后，將家庭網(wǎng)關(guān)的控制功能集中在本地的數(shù)據(jù)中心，這樣管理實(shí)施、升級(jí)維護(hù)、版本控制、創(chuàng)新應(yīng)用等將變得靈活簡(jiǎn)單。

（3）適用于企業(yè)的接入網(wǎng)絡(luò)切片場(chǎng)景

使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以將單一的物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)相互獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，基于SDN和NFV的企業(yè)網(wǎng)，可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型、QoS保證、特定服務(wù)等要求，劃分成不同的網(wǎng)絡(luò)切片。終端用戶通過(guò)接入節(jié)點(diǎn)接入到網(wǎng)絡(luò)中來(lái)，可以將接入節(jié)點(diǎn)看作為虛擬網(wǎng)絡(luò)分片的端點(diǎn)，SDN控制器根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，將不同的網(wǎng)絡(luò)分片相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則下發(fā)到接入節(jié)點(diǎn)，使得用戶的不同業(yè)務(wù)流只在對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分片中轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2 無(wú)線接入

運(yùn)營(yíng)商正面臨投入產(chǎn)出剪刀差、不斷提升的用戶體驗(yàn)要求、新的增收業(yè)務(wù)所帶來(lái)的新設(shè)備（如M2M）的特殊接入需求、多接入技術(shù)的共存等問(wèn)題和挑戰(zhàn)。對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要求能夠：經(jīng)濟(jì)有效地處理大量的流量、為新類型的接入設(shè)備提供定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬分片以支持RAN共享和異構(gòu)多接入技術(shù)。這些新要求及SDN和NFV所能帶來(lái)的好處成為了運(yùn)營(yíng)商部署SDN/NFV的主要驅(qū)動(dòng)力。

（1）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)配置

基于SDN和NFV，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的分片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線資源的動(dòng)態(tài)分配。通常情況下，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)分片，可以將RAN、傳輸網(wǎng)等的大部分網(wǎng)絡(luò)容量用于正常的業(yè)務(wù)應(yīng)用。但如某地突然發(fā)生重大的公共安全事件時(shí)，可以通過(guò)SDN控制器和RAN側(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，下發(fā)事先預(yù)置的規(guī)則給相應(yīng)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，來(lái)重新配置RAN的無(wú)線資源和傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源，以應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)事件的爆發(fā)式容量需求。

（2）Wi-Fi流量卸載優(yōu)化

Wi-Fi對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的流量卸載具有重要的作用，然而現(xiàn)在的Wi-Fi和3GPP接入技術(shù)之間無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)切換及流量?jī)?yōu)化。而對(duì)基于SDN和NFV的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)Wi-Fi流量卸載及優(yōu)化。當(dāng)用戶進(jìn)入授信的WLAN接入?yún)^(qū)域時(shí)，SDN及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)該用戶的策略信息，將新的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則下發(fā)到相關(guān)接入和傳輸節(jié)點(diǎn)，從而將數(shù)據(jù)流量改為Wi-Fi接入。反之，當(dāng)Wi-Fi信號(hào)質(zhì)量不好或鏈路擁擠時(shí)，可重新切回到3GPP接入方式。

3.3 靈活的IP服務(wù)

基于SDN和NFV的網(wǎng)絡(luò)能夠提供非常靈活的IP服務(wù)，使得網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、帶寬可方便配置，網(wǎng)絡(luò)資源可以自動(dòng)調(diào)整，新的業(yè)務(wù)應(yīng)用可以快速部署。

（1）基于SDN/NFV的服務(wù)鏈

一個(gè)端到端的業(yè)務(wù)往往需要預(yù)先定義一系列的網(wǎng)絡(luò)操作，來(lái)對(duì)流量進(jìn)行控制。這些操作事先固定集成在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，而如家庭用戶、企業(yè)用戶等的服務(wù)鏈模式，所包含的路由和功能各不相同，所以這種預(yù)先固定集成的方法缺乏靈活性。而采用SDN和NFV技術(shù)，可以靈活實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整相關(guān)鏈路及功能服務(wù)。通過(guò)SDN控制器和網(wǎng)絡(luò)編排設(shè)備，可以將組成此服務(wù)鏈所需的一系列路由和網(wǎng)絡(luò)功能，制定出網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，下發(fā)給相應(yīng)的計(jì)算、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)鏈與數(shù)據(jù)流的映射。

（2）軟件定義VPN

傳統(tǒng)的VPN，由網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)終結(jié)，需要人工或半人工來(lái)進(jìn)行手動(dòng)配置。而基于SDN和NFV實(shí)現(xiàn)的軟件定義VPN則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置。將接入節(jié)點(diǎn)的控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，控制功能集中部署在最近的數(shù)據(jù)中心，為便于配置及擴(kuò)展升級(jí)，對(duì)接入節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)功能也考慮采用虛擬化實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶接入時(shí)，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備根據(jù)控制器下發(fā)的或事先配置的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。

隨著軟件定義VPN的出現(xiàn)，使得企業(yè)可在任何地點(diǎn)以簡(jiǎn)單的設(shè)備即可建立“虛擬”企業(yè)，降低了門(mén)檻，這樣中小微企業(yè)也可以使用VPN服務(wù)，而不像傳統(tǒng)上只有大型企業(yè)和組織機(jī)構(gòu)才有實(shí)力使用。這將成為運(yùn)營(yíng)商新的營(yíng)收來(lái)源。

（3）動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)適配

人的流動(dòng)性常會(huì)打破所需資源原有的平衡，如人們工作和家庭位置的不同導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)潮汐效應(yīng)，某次大規(guī)模的聚會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源不夠用等，都會(huì)影響用戶體驗(yàn)的質(zhì)量。而SDN和NFV技術(shù)可以使得網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)適配這種變化。如某地突然由于人員聚集導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，需要擴(kuò)大Wi-Fi覆蓋，提高容量。網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)反饋的相應(yīng)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，采用遷移技術(shù)，在此區(qū)域就近的數(shù)據(jù)中心部署一個(gè)新的CDN（ContentDelivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）緩存，即所謂的移動(dòng)CDN，以緩解網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況。而當(dāng)聚會(huì)結(jié)束時(shí)，又可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)到平常的狀態(tài)。

3.4 對(duì)運(yùn)營(yíng)模式和業(yè)務(wù)創(chuàng)新模式的影響

（1）對(duì)運(yùn)營(yíng)模式的影響

SDN和NFV使得網(wǎng)絡(luò)管理高度自動(dòng)化，這將對(duì)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)維護(hù)體系帶來(lái)巨大的破壞力?，F(xiàn)有的運(yùn)維體系需要部署數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)不同廠商的專用的網(wǎng)絡(luò)管理工具，需要消耗大量的人力物力，成立專門(mén)的運(yùn)營(yíng)部門(mén)來(lái)配置、管理、監(jiān)控這些多樣性的設(shè)備。前期投入巨大，運(yùn)維成本高，擴(kuò)展升級(jí)困難。運(yùn)營(yíng)商一直想擺脫這種束縛，而SDN和NFV通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的可編程化和應(yīng)用軟件的虛擬化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)維護(hù)的自動(dòng)化，大大降低了所需的運(yùn)維人員和設(shè)備。

（2）對(duì)業(yè)務(wù)創(chuàng)新模式的影響

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)新困難的主要原因是新業(yè)務(wù)的產(chǎn)業(yè)周期過(guò)長(zhǎng)，往往是運(yùn)營(yíng)商發(fā)現(xiàn)用戶所需的新業(yè)務(wù)，提出需求→設(shè)備制造商分析需求→提交標(biāo)準(zhǔn)組織標(biāo)準(zhǔn)化→設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)→運(yùn)營(yíng)商測(cè)試并上線。極不靈活，周期基本以年計(jì)算。而互聯(lián)網(wǎng)廠商創(chuàng)新速度非?？欤盒枨蟀l(fā)現(xiàn)→設(shè)計(jì)→開(kāi)發(fā)→上線，并且可根據(jù)用戶的反饋實(shí)時(shí)改進(jìn)，即“永遠(yuǎn)是Beta版本”，周期以周天，甚至小時(shí)計(jì)算。運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的這種業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于互聯(lián)網(wǎng)廠商，為了避免被徹底管道化，運(yùn)營(yíng)商也在積極探索，而SDN和NFV的出現(xiàn)給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了希望，使得運(yùn)營(yíng)商可以真正地“活”用網(wǎng)絡(luò)，自行設(shè)計(jì)，自己主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)Web級(jí)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

3.5 對(duì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響

SDN和NFV所帶來(lái)的軟硬件解耦、硬件標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用軟件虛擬化等，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)主體都帶來(lái)重大的影響和沖擊，顛覆現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)也意味著會(huì)帶來(lái)大量的創(chuàng)新和機(jī)會(huì)，有可能使得產(chǎn)業(yè)重新洗牌。SDN和NFV也引起了處在產(chǎn)業(yè)鏈不同位置的主體對(duì)相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)思路的變化，開(kāi)源的思想、共同協(xié)作、DevOps（生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)）等越來(lái)越引起重視和思考。

（1）對(duì)互聯(lián)網(wǎng)公司的影響

互聯(lián)網(wǎng)公司希望借助SDN和NFV，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)間流量調(diào)度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置的自動(dòng)化，提高網(wǎng)絡(luò)利用率，構(gòu)建資源相對(duì)集中、廉價(jià)、高效、按需分配的云基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)突破傳統(tǒng)電信行業(yè)的壁壘。因此，對(duì)SDN和NFV持積極的態(tài)度。

（2）對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備制造商的影響

標(biāo)準(zhǔn)化的硬件設(shè)備，極大地削弱了傳統(tǒng)專用硬件設(shè)備所帶來(lái)的利潤(rùn)。傳統(tǒng)電信設(shè)備制造商希望維護(hù)已有的利益，但面對(duì)SDN和NFV的大潮，不得不跟進(jìn)或轉(zhuǎn)型，并積極進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，試圖主導(dǎo)技術(shù)發(fā)展方向，搶占戰(zhàn)略地位。

（3）對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商的影響

電信運(yùn)營(yíng)商希望借助SDN和NFV擺脫對(duì)制造商專有設(shè)備的捆綁和路徑依賴，大幅降低CAPEX和OPEX，提高業(yè)務(wù)創(chuàng)新的靈活性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化管控和自動(dòng)化配置。但對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改動(dòng)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，出于對(duì)已有投資的保護(hù)等因素考慮，總體說(shuō)來(lái)，對(duì)SDN和NFV持謹(jǐn)慎的態(tài)度。

（4）對(duì)SDN/NFV初創(chuàng)企業(yè)的影響

SDN和NFV將催生如虛擬化、通用硬件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)集成等初創(chuàng)企業(yè)。初創(chuàng)企業(yè)則希望借助SDN和NFV，抓住新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，打破現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)格局。因此，對(duì)SDN和NFV持激進(jìn)的態(tài)度。

4 SDN和NFV面臨的挑戰(zhàn)

SDN和NFV作為使能技術(shù)，被認(rèn)為能夠?qū)ξ磥?lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)全方位、多層次的重大影響，但也正因?yàn)槿绱耍沟闷湓诩軜?gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、安全可靠、落地實(shí)施等方面面臨眾多的挑戰(zhàn)。

4.1 SDN面臨的挑戰(zhàn)

（1）接口/協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性問(wèn)題

南北向接口是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)還是廠家只需公布自己的接口？是否需要東西向接口？不同廠家的控制器間如何實(shí)現(xiàn)互操作？

（2）安全性問(wèn)題

目前，還缺乏安全控制機(jī)制，包括控制器本身的安全問(wèn)題、控制器和應(yīng)用層之間，以及控制器和底層存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備之間的安全問(wèn)題。對(duì)于集中控制，如何避免單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于如OpenFlow協(xié)議，當(dāng)有大量突發(fā)的第一次數(shù)據(jù)流，或單點(diǎn)故障恢復(fù)后的大量數(shù)據(jù)流重建時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

（3）通用硬件的關(guān)鍵性能及指標(biāo)

目前，符合SDN要求的專用芯片還不成熟，SDN組網(wǎng)關(guān)鍵指標(biāo)（如流表容量、流表學(xué)習(xí)速度、流表轉(zhuǎn)發(fā)速率、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延等）性能還不能滿足商用化的需求。

（4）控制器實(shí)現(xiàn)方式

針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)采用專用的控制器？控制器間如何協(xié)作？控制器間采用何種層次架構(gòu)？都有待研究。同時(shí)，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的集中管理、配置、資源追蹤、故障定位等都會(huì)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

（5）原子抽象問(wèn)題

要實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可編程，就需要對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)、控制邏輯等抽象為原子操作和流程，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行重構(gòu)。

4.2 NFV面臨的挑戰(zhàn)

（1）通用設(shè)備的性能和可靠性問(wèn)題

虛擬化的網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)電信網(wǎng)，有較大的性能損失，而通用設(shè)備的可靠性也低于傳統(tǒng)專用的電信設(shè)備，因此如何提高通用設(shè)備的性能，并滿足電信級(jí)可靠性的要求，是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

（2）系統(tǒng)集成及運(yùn)維管理問(wèn)題

虛擬化網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)部署方式與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完全不同，對(duì)現(xiàn)行的設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)維、管理等模式也要做相應(yīng)的改變。從NFV的架構(gòu)看，需要實(shí)現(xiàn)NFVI、VNF以及業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的集成，涉及的系統(tǒng)、廠家、地域、設(shè)備、接口等都非常多，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)集成工程。虛擬化網(wǎng)絡(luò)如何集成、運(yùn)維，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源按需部署、統(tǒng)一編排等目標(biāo)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

（3）虛擬化架構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題

NFV的目標(biāo)宏大，同時(shí)將原來(lái)封閉私有的電信設(shè)備分解為多個(gè)層次，所涉及的接口及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)眾多，牽涉的組織眾多，與現(xiàn)有電信標(biāo)準(zhǔn)化的工作方式不同，而許多規(guī)范還尚未開(kāi)始制定，距離標(biāo)準(zhǔn)成熟任重道遠(yuǎn)。

（4）網(wǎng)絡(luò)虛擬化的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)虛擬化的技術(shù)并不成熟，當(dāng)大量的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)資源分布在不同的數(shù)據(jù)中心時(shí)，如何通過(guò)虛擬化來(lái)動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)這些資源的按需分配也是面臨的一個(gè)巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

SDN和NFV的適時(shí)出現(xiàn)，對(duì)于解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)遇到的問(wèn)題，同時(shí)滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的需求，指明了方向，從廣度和深度上都對(duì)電信領(lǐng)域帶來(lái)了重大的影響。當(dāng)前，對(duì)SDN和NFV的研究幾乎深入到了電信領(lǐng)域的方方面面，并且已經(jīng)有眾多的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)試運(yùn)行；未來(lái)，隨著人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、芯片、系統(tǒng)集成、落地實(shí)施等方面的進(jìn)一步研究，SDN和NFV將有可能改變電信領(lǐng)域的整個(gè)生態(tài)環(huán)境。

1 韋樂(lè)平.SDN∶戰(zhàn)略層面的思考.電信網(wǎng)技術(shù).2014,12

2 馬軍鋒,侯樂(lè)青.SDN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析.電信網(wǎng)技術(shù).2014,6

3 趙慧玲,史凡.SDN/NFV的發(fā)展與挑戰(zhàn).電信科學(xué).2014,8

4 IMT-2020(5G)推進(jìn)組.白皮書(shū).5G愿景與需求.2014,5

5 ONF White Paper.Software-Defined Networking∶The New NormforNetworks.4,2012

6 Mark M.Clougherty,Christopher A.White,Harish Viswanathan,ColinL.Kahn.,etal.SDN在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用.電信科學(xué).2014,5

Analysis of the Impact ofSDNandNFVonthe Future Mobile Network

Now，SDN and NFV are the hotspots in the field of ICT technology. In this paper, based on the proposed SDN/ NFV-based future mobile logical and physical network architecture, systematically analyzes the impacts of SDN/NFVon the network architecture, operations, business innovation and industrial ecological system, and then expounds the challenges that SDN/NFVare facing in the aspects of architecture designing, key technology, protocol, standard, security, reliability and realizing forSDN/NFVproducts.

software-definednetworking,networkfunctionsvirtualization,impact

2015-03-30）