SDN+NFV環境下運營商網絡變革與業務創新

黃倚霄

摘要：軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）是當前新型網絡技術發展的熱點，對運營商網絡產生了巨大的影響，加強對SDN+NFV環境下運營商網絡變革與業務創新的研究顯得十分迫切。文章分析了在SDN+NFV環境下運營商網絡發生的變革與由此帶來的業務創新。

關鍵詞：運營商；網絡變革；SDN+NFV；業務創新；新型網絡技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：F626 文章編號：1009-2374（2017）03-0030-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.013

當前SDN+NFV技術的應用越來越廣泛，在這一環境下，運營商網絡將面臨著怎樣使其與當前的網絡進行有效融合等問題，而且原有的網絡發生了根本性變化，并對網絡業務類型、業務量、業務深度都有了新的要求，因此加強對SDN+NFV環境下運營商網絡變革與業務創新的研究顯得十分迫切。

1 當前的運營商網絡構架與業務模式

當前的運營商網絡有著自己的特點，用戶接入層的用戶終端設備CPE被各類用戶接入的第一跳設備，它的控制權掌握在用戶手中，而且可以說它是流量的第一入口，但是它的弊端在于功能較少，對其進行升級維護時程序繁雜，需要時間較長，而且無法與用戶的不同需求相適應。對于業務接入層來說，它有專門的業務接入設備，例如寬帶用戶業務BAS、專線業務SR，這些設備是不同廠家生產的，這方面的設備專業性強，而且生產廠家很多。網絡構架具有層次性，互聯網數據中心增量流量繞行，此外設備冗余備份而且缺乏靈活性。

當前的網絡運營商的網絡構架以及設備形態都在一定程度上導致了其業務上的一些特點，大多都在帶寬線路的提供上，在進行業務創新時，沒有辦法像互聯網公司一樣進行快速部署。究其原因，首先，用戶接入和業務接入設備都是專門的，而且生產廠家很多，如果部署新業務，所有生產廠家都需要在舊有軟件的基礎上，研發新的版本，加之互聯網技術發展迅速、業務更新快，舊有的業務開發模式已經不能適應當前的需要；其次，用戶接入入口CPE，已經不能只滿足用戶接入就行，而且要滿足各類用戶安全保護、流量控制的需要，舊有的CPE是不能做到的；最后，如果當前所使用的設備發生故障，很可能會因為其整體調度能力較弱以及紛繁復雜的升級維護程序、沒有先進的自動化手段以及基礎等問題而無法解決。除此之外，當前網絡運營商的網絡速度依然提高，流量費用也相對較高，網絡服務的虛擬化能力缺失，網絡利用率和服務質量之間的矛盾以及新技術引入的周期比較長都是所面臨的實際問題。

總之，當前運營商網絡的構架缺乏一定的穩定性，進行業務創新以及網絡維護時缺乏一定的靈活性，而在當前SDN+NFV環境下，這些問題的解決有了一定的依托。

2 SDN+NFV的特點及其影響

SDN+NFV的特點主要如下：一是，設備更加符合相應的標準，軟件由功能的單一性變得更加靈活；二是，SDN+NFV的控制與轉發相分離，流量也可以根據需要有針對性地進行調度。對于SDN以及NFV來說，兩者既存在聯系，也存在差別，其中NFV技術的特點體現為在運營商城域網的依托已經變為標準化的設備和軟件，而自定義用戶流量轉發等方面則把SDN技術的特點深切體現

出來。

當前網絡業務類型以及業務量發生了重要變革，在SDN+NFV技術可以有效滿足這一變化發展的需要。舊有的話音業務流量波動性小，且具有一定的穩定性，在當前新的業務形態下，數據流量增長迅速，網絡局部負荷重，傳統網絡無法承受這樣的重負，服務器、路由器等虛擬化面臨著新的挑戰。而虛擬化的SDN+NFV可以使新的大中型數據中心全局視圖集中控制算法得以確立，對于突發流量時網絡資源的數量等問題都將得到有效解決。SDN+NFV還促進了網絡的新的特征的形成。例如業務的深度開放性，軟件集成和模塊化的可選插件，可以對很多臺設備同時進行優化管控等。

SDN+NFV的影響首先體現在運營上網絡構架與維護上。在SDN+NFV環境下，可以通過標準的硬件設備，例如x86，同時與軟件相結合用以替換舊有的專業設備，對于CPE、BRAS以及SR設備來說都可以通過這種方式進行替換，這使硬軟件相剝離，那些標準化設備，運營商應該按照相關的要求，在相同的硬件上運用各種軟件，這樣硬件投資的復用度也得到很大增強。從圖1我們可以看出，因為標準化設備和軟件的融合，在一定程度上使得相關設備云化擁有了良好的條件，而控制、轉發兩者的分離，也促進了過去單一的用戶流量轉發向靈活性轉變，傳統的網絡構架也受到挑戰，發生了一定變化，統一云資源池的創建，改變了單一的用戶流量接入和業務托送，還增強了冗余性、靈活性，對于網絡構架來說，由樹狀轉變成形狀。利用VXLAN技術，可以辨別出各個業務的具體流量，從而實現了各個流量傳輸到相應的云資源池內。SDN+NFV環境下，標準化的硬件也促進了維護升級程序的復雜性以及所需成本的下降。

已有的網絡通常是層次化枝狀架構，通過接入層對所有業務類型流量處理，SDN+NFV環境下的網絡構架呈現為星形構架，例如在進行流量轉發時，用戶首先接入設備創建VXLAN，然后通過POP匯聚點，按照業務類型，把適量的流量傳輸到與之相符合vCPE資源池內，以此把有針對性的服務提供給用戶。以用戶的業務需求為依據進行業務編排，把相對應的策略提供給控制層，進而其再選擇相適應的方式對流量進行轉發。在各個虛擬化設備的作用下，相應的業務會再次回歸到POP匯聚節點。對于CDN、IDC這兩個節點來說，它們所提供內容是通過與POP匯聚節點的結合進行的。其中業務編排層把API供給第三方開發商，而大多業務匯聚POP則是這個網絡的最重要的依據；其次，SDN+NFV背景下，新業務推廣也受到重要影響。在這一背景下，硬軟件的硬耦合替換了松耦合，在進行新業務推廣時，已經沒必要全網升級當前網絡中的設備，而且使新業務的部署得到很大增強。對于用戶接入設備CPE來說，其被虛擬化，在NFV技術下，vCPE被集中部署起來，利用SDN技術，使得根據業務流量決定業務服務鏈以及用戶流量分業務的靈活調度都得以進行。這一背景還促進了向第三方提供的接口更具靈活性，面對有不同需求的用戶，會尋找有力的合作者一起進行軟件的開發，而不是像過去那樣只靠運營商和設備廠家來進行開發，這樣一來就會有越來越多的開發廠商投入到軟件的開發中去，也更易于獲得客戶的認可。

總之，SDN+NFV背景下，運營商的網絡及其網絡運營模式都會發生根本性變化。

3 SDN+NFV設備與傳統設備

當前，雖然vCPE/vBAS設備在一定程度上適應傳統設備的功能，但是在支持個別特色業務上，還需要一定的提高。當前的vCPE/vBAS設備依然不能與專用路由器相比，究其原因，專用路由器功能的發揮是依靠與之相應的硬件芯片來進行的，然而標準化服務其與軟件相結合是通用性設備，目前在容量方面，還不符合專用設備的性能指標。當前的設備還沒有達到大規模用戶的相關性能指標。在SDN+NFV背景下，其相關的設備是已有傳統路由器的重要補充，它們發揮著各自的優勢，長期并存會是一個必然的趨勢。

4 運營商SDN+NFV前景展望

未來通信4.0是以NFV/SDN為基礎構建的新型通信網絡架構，其核心特征體現在敏捷化、開放化和軟件化（虛擬化）。所謂敏捷化是其內在特征，可以實現快速的網絡升級部署，提升市場響應速度。其外在表現為開放性，為運營商網絡能力開放提供便利性，豐富了通信產業鏈。最核心的特征為軟件化，使得電信業務由復雜的軟硬一體化設備變為通用硬件上的軟件功能，開發門檻大幅降低，開發集成與部署的速度明顯加快。

NFV的未來規劃方面，網絡功能全部虛擬化，由NFV編排平臺編排的長期演進方案。VNF完全由VNFM管理，在過渡階段，仍然需要EMS連接到每個VNF來協助VNFM管理VNF。而OSS和BSS仍然會維持其全局管控的角色，總體如圖2所示：

SDN在網管規劃方面的定位，以IP流量調度網管規劃為例，與傳統架構相比較將發生變化。在SDN架構下，將由統一編排協同器協同多域間的服務請求，實現端到端業務路徑的全局自動化計算和管理。在混合型網絡環境下，編排器可能面臨跨廠家、跨行政地理、跨網絡層次等多域資源的調度和編排；在純SDN網絡環境下，設備及控制器的廠家信息會弱化，相對更多是面臨跨行政地理、跨網絡層次等多域資源的調度和編排。控制器通過下發流表項、路由表項、ACL等方式控制域內的資源，并對應用及編排層開放資源的路由等功能。

5 推進SDN+NFV發展的有效建議

首先，對SDN+NFV的切入點進行有效發展，從需求緊迫以及容易演進來著手。SDN可以通過數據中心、云計算與網絡路由控制相融合的方式變為先期方向，待有成果之后，可以向家庭網絡、移動網絡等拓展。NFV可以在網元級、網絡垂直級等環境中先行發展，之后再向專網、移動回傳網等拓展。利用OpenStack的電信運營商可以把一些用戶當前熱切需求的增值業務提供出來，例如虛擬網絡等，從而解除運營商長期處于智能管道位置的現象。整個過程中，尤其要注重相關協議及標準與芯片制造之間的關系；其次，“SDN+NFV+OpenFlow+OpenStack”是當前促進SDN+NFV技術發展的最有效措施。具體來說，要以運營商的需求為依據，利用SDN+NFV的綜合互補措施，OpenFlow協議以及OpenStack云平臺等，組成網絡全方位、智能化的新型網絡。SDN技術發展過程中，轉發控制分離依次進行有效開發的接口分別是南向、北向、東西向，具體進行分布實施還是同步實施要根據實際情況來確定；再次，采取堅持開放策略，避免市場壟斷性技術鎖定，從而創造有利的市場條件，使越來越多的廠家進駐到SDN+NFV領域，尤其是一些軟件企業，對于一些主流技術，促進整個產業鏈每個環節的發展；最后，對于當前技術上以及市場環境所面臨的問題要給予認真研究。例如電信運營商在SDN+NFV環境下，通過疊加還是全新創建的方式來進行，對于跨運營商數據中心全景視圖以及管控轉發的主體是誰，對于SDN來說，怎樣有效解決安全上的作弊問題，在當前主流技術形成過程中，怎樣避免廠家鎖定等。

雖然當前的SDN+NFV技術發展迅猛，但對其認知還存在一定偏差，為此我們需要加強對其研究和認識，使在這一新的環境下，運營商網絡發生有效變革，業務獲得一定創新，從而促進運營商網絡的發展。

6 結語

隨著SDN+NFV技術的發展，運營商網絡必將發生重大變革，而且會使其業務創新擁有更多的機會。SDN+NFV設備與傳統設備都有著各自的優點和缺點，因此它們將在很長一段時間內共存，在標準化設備能力不斷增強，成本逐漸降低的新形勢下，SDN+NFV設備的靈活性將日益凸顯，它在網絡中所占的比重也會相應增加。其中靈活的業務編排系統等會把越來越多個性化功能提供給用戶，盡管SDN+NFV設備的功能還有待完善，但依然無法否定其廣闊的前景和未來。

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（責任編輯：蔣建華）