SDN/NFV專利態勢與技術發展趨勢

沈 瀅 李文宇 張俊霞 周 潔

引言

SDN/NFV是電信界與IT界的熱點詞匯，它們是運營商未來網絡新架構的關鍵，并且與云計算、虛擬化密切相關。SDN軟件定義網絡(Software Defined Network, SDN)，是由美國斯坦福大學clean slate研究組提出的一種新型網絡創新架構，通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，實現網絡流量的靈活控制，為核心網絡及應用的創新提供良好的平臺[1]。NFV是ETSI(歐洲電信標準化協會)旨在通過采用通用硬件及虛擬化技術來取代目前由電信設備廠商給運營商提供的專用硬件設備，從而降低網絡建設成本[2]。

本文以截至2015年10月SDN/NFV領域的路由管理、資源管理、數據處理、網元虛擬化、虛擬化網元、虛擬化管理、應用場景、仿真、配置等主要技術分枝為研究對象，使用國內外官方權威數據庫，對相關專利進行檢索，并運用科學分析工具進行宏觀統計分析和趨勢解讀。

1 SDN/NFV技術專利申請態勢總況

1.1 SDN專利申請態勢

1)SDN全球和國內專利申請持續高速增長，國內專利申請超過美歐。SDN領域在2006～2015年期間全球主要地區共計2 888項專利申請，其中美國1 252項，中國1 436項，歐洲200項。

美國專利的申請態勢是總體數量大，呈現上揚申請趨勢，預計今后一段時期內仍存在大量申請，歐洲專利申請趨勢雖然上揚但總量不大。

國內專利的申請態勢是總體數量大，是眾多廠商重視的熱點市場，申請數量呈現上揚趨勢，預計今后一段時期內仍存在大量申請。如圖1所示。

圖1 SDN領域歐美和在華專利申請態勢

2)中美歐專利在各技術分支的分布情況基本一致，爆發式增長熱點值得關注。在中國與歐美專利申請較同步，都從2011年進入快速發展期。六大技術分支申請態勢較同步，其中資源池化管理、動態按需分配、低能耗提供基礎設施服務方面大量涌現專利。如圖2所示。

圖2 SDN領域歐美和在華專利技術分布情況

2014年，在中國申請中資源管理類專利出現爆發，值得關注；從2013年開始熱點技術大量布局專利，并預測相關專利申請量還會增加，專利布局密集，值得研發借鑒和預警風險防范；熱點專利主要布局在中國、美國，中國專利占SDN中美歐專利的57%，美國占37%；布局熱點專利技術的公司主要是華為、NEC、華三通信、ERICSSON、NEC、IBM、CISCO和中興。

1.2 NFV專利申請態勢

1)NFV技術全球起步時間基本相同，美國和在華申請數量領先于歐洲。NFV技術專利在2013～2015年期間共計216項專利申請，其中美國87項，中國88項，歐洲41項。如圖3所示。

圖3 NFV領域歐美和在中國專利申請態勢

美國歐洲和中國在該領域的技術研究的起步時間大致相同，最早關于NFV技術的專利申請都出現在2013年。

美國專利的申請總體數量與在中國數量相當，歐洲專利申請總量相對較小。雖然在技術起步階段的統計數據不具備絕對代表性，但從近3年的專利數量分布情況看全球廠商更重視在美國和中國市場的專利布局。

2)NFV技術專利申請熱點集中，歐美地區的集中化傾向更明顯。在中國、美國和歐洲的NFV專利申請熱點都集中在針對NFV部署的虛擬化性能提升、虛擬化網元、虛擬化管理三個主要技術方面，尤其是美國和歐洲地區主要專利申請集中在以上幾個方向，在仿真、測試和配置等方向上專利數量較少。如圖4所示。

圖4 NFV領域歐美和在中國專利技術分布情況

2 SDN/NFV關鍵技術發展趨勢分析

2.1 SDN從數據中心走出，向網絡的其他部分延伸

1)現有技術積累主要以數據中心應用場景為主。SDN技術研究中，將SDN用于管理控制無線網絡等其他場景的技術成果相對較少。如圖5所示，以在中國申請為例，數據中心相關的應用成果類專利占比超過總數一半，而無線接入等其他幾類應用場景的總和僅占42%。主要有兩個方面原因導致IDC數據中心成為運營商先引入SDN技術的應用場景并持續受到高度關注。一是主流運營商和設備商普遍將SDN視為IDC云化的重要解決方案；二是利用SDN實現數據中心網絡資源優化是降低數據中心運營支出直觀有效手段。

2)家庭網絡、接入網、移動回傳、移動核心網、城域網等場景的技術應用創新紛紛涌現，專利申請呈現提升趨勢。如圖6所示，以在中國申請為例，數據中心類專利2012年占總數的60以上，以后的3年間，其他場景類專利占比開始呈現提升趨勢，數據中心類占比降到50%上下，尤其是接入網和核心網類，呈現出穩定的逐年提升，表明隨著SDN技術的不斷發展成熟，開始由數據中心網絡向網絡其他部分逐漸延伸滲透，呈現出廣闊的商用前景。

圖5 不同應用場景下SDN專利申請情況

圖6 不同應用場景下SDN領域近4年專利申請情況

2.2 各申請人在SDN領域爭相布局，NFV領域專利持有相對分散

1)SDN領域電信設備商、傳統IT巨頭、新興IT企業和高校申請活躍度高，爭相布局。2006～2015年間，持續在歐美地區布局SDN專利的申請人如表1所示，主要通信設備商和老牌IT企業IBM位列其中。

表1 SDN領域近10年全球申請人統計

2006～2015年間，持續在華布局SDN專利的申請人如表2所示，除了國內主流通信設備商，還包括北京郵電大學，累計申請專利已達30余件。

表2 SDN領域近10年在華申請人統計

2012～2015年新增布局SDN歐美專利的申請人有四家，其中Connectloud、VMware、Nicira三家為專注云計算或虛擬化的新興IT企業。如表3所示。

表3 SDN領域近4年全球新增申請人統計

2012～2015年新增在華布局SDN專利的申請人有如下幾家，除了通信背景的企業，浙江大學也位列其中。如表4所示。

表4 SDN領域近4年在華新增申請人統計

2)NFV領域專利持有相對分散，運營商陣營普遍參與，我國企業華為等優勢初顯。全球NFV技術專利申請人排名中，前20位申請人共持有專利33件，平均申請量不足2件，符合新興技術從萌芽走向成熟之前的普遍特征。其中我國企業華為技術分別以“HUAWEI”和“FUTUREWEI”為申請人共申請專利6件，初顯略微領先的優勢。其它申請量高于平均值的申請人還有IT企業HP，電信設備商阿爾卡特朗訊、愛立信、思科，以及運營商Telefonica和DoCoMo。其中電信運營商Telefonica與電信設備商愛立信開展聯合申請、DoCoMo以歐洲研發中心專門進行NFV專利申請。與以往的通信技術起步階段相比，運營商對專利的投入度相對更高。在NFV標準化起到主導貢獻作用的AT&T、英國電信、德國電信、KDDI、Orange、沃達豐和中國移動等尚未在國際上顯露專利實力[3]，其中不排除申請公開期和國際申請潛伏期等因素的影響。如表5所示。

表5 SDN與NFV組合技術全球申請人統計

2.3 SDN與NFV的組合組網成為企業技術創新熱點

以在中國申請專利為例，將SDN與NFV的關鍵詞聯合進行檢索，命中專利35件，其中與組網技術相關的有10件，約占據總量的28%。申請人包括國內主流通信企業華為技術、中興通訊、杭州華三通信和中國聯通等。

華為技術的專利申請主要涉及云化數據中心、分組核心網等場景中，NFV架構下的SDN部署方法，涉及承載資源靈活分配方法、業務鏈解決方案等。

中興通信的專利申請披露了在SDN控制器架構中，將BNG應用以NFV的方式駐留在單獨的服務器上然后通過SDN的北向接口與OFC交互的部署方法。

中國聯通對基于SDN的云化核心網的EPC資源實現和管理邏輯進行改進，提出了一種實現移動內容分發的方法及系統，能夠實現MCDN服務節點資源共享和系統擴展。采用SDN和NFV組合的解決方案實現EPC資源靈活管控，并緩解移動核心網流量壓力[4]。

數通設備商杭州華三通信公布一種SDN組合網關，充分利用NFV支持多業務的優勢，提高SDN網絡部署的靈活性，并通過將硬件網關作為統一流量出口，釋放對承載NFV的服務器的物理位置的約束，從而簡化組網的復雜性[5]。

3 研究結論

SDN全球專利申請仍處于快速增長期，參與者多，網絡設備企業和傳統IT占據主導，高校類申請人申請活躍，個別企業申請量較大；SDN標準呈未統一化，創新機會多，同時積極參與標準制定、貢獻技術并申請專利可搶占產業制高點；SDN目前未見專利侵權訴訟，但隨著產品大規模普及和商用化，專利糾紛不可避免，應做好專利儲備和預警分析工作。

NFV的專利申請處于起步階段，專利持有情況分散，運營商參與度高于以往，我國企業在全球專利優勢初顯。

國際領先企業中，在標準化工作中起主導作用的AT&T、英國電信、德國電信、KDDI、Orange、沃達豐和中國移動等尚未在全球范圍內顯露專利實力，其中不排除申請公開期和國際申請潛伏期等因素的影響。該因素對分析評價主流企業的專利持有情況方面具有一定的潛在影響，該影響可通過持續的跟蹤研究來進行修正。

SDN與NFV的組合帶來的組網靈活性成為申請企業關注的熱點[6]，以國內為例，主流設備商和運營商在數據中心云化、核心網SDN部署等場合紛紛探索SDN/NFV組合解決方案，以實現組網靈活性、優化資源調配和降低復雜度等目標。

參考文獻

[1]IMT2020網絡架構白皮書[R].2015

[2]中國信息通信研究院(原工信部電信研究院)ICT深度觀察[R].2014

[3] 張衛峰.深度解析SDN 利益, 戰略, 技術, 實現[M].北京: 電子工業出版社, 2014

[4]Douglas Alger.大數據云計算時代數據中心經典案例賞析[M].曾少寧, 譯.北京: 人民郵電出版社, 2014

[5]徐立冰.云計算和大數據時代的網絡技術揭秘[M].北京: 人民郵電出版社, 2013

[6]中國信息通信研究院.SDN產業發展白皮書[R].2015