SDN_NFV技术对电信网络架构的价值和引入要点分析

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作者：
史 凡 中国电信股份有限公司北京研究院高级工程师
解云鹏 中国电信股份有限公司北京研究院高级工程师
胡晓娟 中国电信股份有限公司北京研究院高级工程师
王 波 中国电信集团公司业务经理，高级工程师
摘要电信运营商的传统网络架构存在着一系列的不足，在互联网化的大趋势下亟待进行革新和演进。SDN/NFV技术在解决现有电信网络架构弊端方面，具有明显的优势和价值。本文基于对网络架构的解析，结合SDN/NFV的各自特点，针对性提出其引入的价值点、典型场景和技术部署的难点，希望抛砖引玉，引起业界同仁的关注和重视。
1 引言
经过多年的发展，目前电信运营商网络基本上都形成了各专业网架构基本扁平、IT和业务平台承载在基础网络之上且逐步发生融合的垂直架构，但该架构比较封闭，网络功能与业务能力耦合度高，网络设备以分布式控制为主，种类众多，缺乏统一的全局网络视图。
这一封闭的网络架构特征可以满足传统电信化的以网络为核心的业务提供模式，也在支撑现有互联网网络和业务发展方面发挥了重要的作用；但随着基础业务和新兴业务领域的互联网化发展，已经越来越难以匹配网络能够主动适配业务需求的趋势了。
具体来说，现有的电信网络主要需要解决以下几个难题：
（1）扩展性问题
现有网络的功能和能力主要由单一专业的设备和软硬件决定，通用化不足，导致了网络类型庞杂、设备数量众多，在上层业务和应用提出新的承载要求和容量弹性伸缩需求时，无法快速、有效地得到满足。
（2）开放性问题
现有网络的网元与业务的耦合度较高，往往因为单一业务功能形成专有的网络环境，自上而下出现独立的“烟囱群”，资源不能共享，接口难以开放，无法便捷地被快速变化的互联网应用所调用。
（3）集约化问题
现有网络的建设、部署和运营，主要基于骨干、省、本地的架构进行，影响业务提供的统一性和有效性。
2 SDN和NFV对网络架构演进的价值
SDN是一种网络架构的创新，其基于网络云化来重新定义网络架构，主要借助转发和控制分离来实现网络的虚拟化，通过将整网作为资源池，可进行统一集中调度，提升用户体验和提高网络利用率，并开放API，支持流量经营。
NFV则是业务使能的创新，其着重在设备的云化，重新定义设备的基础架构，主要通过软硬件解耦实现网络功能的虚拟化，利用硬件作为资源池，根据业务量的变化自动动态伸缩，提高硬件利用率和灵活高效部署。
具体来说，SDN/NFV的技术特点和影响主要表现在：
（1）转发与控制分离，利用集中控制增强网络智能SDN控制器的引入以及对转发设备控制面的剥离将会形成转发面与控制面物理上的分离，并形成一个SDN控制器同时控制多台转发设备的集中控制形式。这样就简化了对基础设施（转发层设备）的要求，并将网络的“大脑”转移到了可以相对集中部署的控制器中，从而便于智能操作系统的实施。
（2）硬件设备通用化，设备形态归一化NFV的快速成熟会推进网络硬件设备通用化的进程，目前网络中多类型的硬件设备的局面将逐渐被打破，如BRAS、SR、MME、HSS、PCRF、OCS等设备未来很可能将会被“统一的、标准化的硬件平台（X86服务器）+专用软件（VNF功能）”所取代，从而降低设备成本，简化网络的部署要求，实现资源的灵活调度。
（3）网络提供开放可编程能力，吸引第三方应用SDN引入实现了转发面协议和应用接口的开放，其中前者允许SDN控制器控制转发设备的配置以及相关转发行为，后者使运营商或者应用APP能够根据自己的需要灵活增加、删除业务，并允许用户进行定制
或二次开发。转发面协议和应用接口的开放使得网络纵向上具备开放可编程的能力，能够快速满足用户的各种业务需求，提升用户的体验，对第三方应用具备较强的吸引力。
此外，引入SDN/NFV的网络将会具备全局视图和全局优化的能力，以及更加灵活的业务部署和快速业务创新能力，同时网络智能化管理和业务自动化部署能力也将得到进一步提升。从而，进一步对应到上述的现网架构的问题，SDN/NFV的价值主要在于：
●简化网络，实现柔性
SDN降低了对基础设施的要求（只关注纯转发），NFV则进一步促进了硬件的标准化和归一化，都使得网络资产可以由重变轻，从而网络资源和能力能够根据业务所需进行扩容和缩容，缩短Time to Market的时间。
●软硬件解耦，能力开放
软硬件解耦后，使得网络的智能进一步从网元设备中解放出来，促成了网络的智能操作系统/平台的形成，通过开放的API，降低了业务对网络穿透的要求和难度，可以加快网络能力的对外开放。
●集中调度，促进集约
在SDN架构中的控制器及NFV架构中的Orchestrator等的设计，加强了网络资源的集中管理，向下可以与基础网络设施融合加快能力引入，向上可以和IT系统（如OSS）整合方便业务调用，从而在单一的体系/系统下使得业务对网络的集约调配。
●集中运营，破除壁垒
在SDN和NFV的体系中，都强调了统一运营平台或系统的概念（如NFV中的MANO），这在技术上和架构上提供了集中运营的基础和理念，为将网络管理和控制权力的上收提供了技术手段。
3 SDN/NFV在运营商现网中引入的典型场景
4 运营商网络引入SDN和NFV的技术挑战

5 结束语