5G物聯(lián)網(wǎng)時代的關(guān)鍵技術(shù)SDNFV

　　1、SDNFV的定義

　　SDNFV是Software Defined Network Function Virtualization的縮寫。由Software Defined Network(軟件定義網(wǎng)絡(luò), 縮寫SDN)加上Network Function Virtualization(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，縮寫NFV)合并而成。

　　SDN誕生于美國斯坦福大學(xué)Clean Slate課題，斯坦福大學(xué)Nick McKeown教授為首的研究團(tuán)隊提出了Openflow的概念用于校園網(wǎng)絡(luò)的試驗創(chuàng)新，基于Openflow給網(wǎng)絡(luò)帶來可編程的開放特性，SDN的概念應(yīng)運(yùn)而生。SDN的典型架構(gòu)分為三層，最上層為應(yīng)用層，包括各種不同的業(yè)務(wù)和應(yīng)用;中間為控制層，主要負(fù)責(zé)控制和處理數(shù)據(jù)平面資源;最底層為基礎(chǔ)設(shè)施層，負(fù)責(zé)基于流表的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)和狀態(tài)收集。SDN本質(zhì)上具有四大特性：控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、設(shè)備資源虛擬化、硬件通用化及軟件開放可編程。

　　NFV由多個大型運(yùn)營商聯(lián)合提出，通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來承載很多功能的軟件處理。典型應(yīng)用是一些CPU密集型功能，并且對網(wǎng)絡(luò)吞吐量要求不高的情形。主要評估的功能虛擬化有：WAN加速器、信令會話控制器、消息路由器、IDS、DPI、防火墻、CG-NAT、 SGSN/GGSN、PE、BNG、RAN等。

　　SDNFV合并SDN與NFV，以SDN控制器為網(wǎng)絡(luò)的控制平面，以NFV為新型的通用化基礎(chǔ)設(shè)施即轉(zhuǎn)發(fā)平面，以O(shè)rchestrator為業(yè)務(wù)編排，打通SDN與NFV，將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作了根本性的創(chuàng)新改變。SDNFV使客戶可以擺脫根深蒂固的廠商鎖定，基于軟件的本性，靈活快速的按需提供彈性網(wǎng)絡(luò)，方便的推動增長，增加了敏捷性，并成為業(yè)務(wù)增長的催化劑。

　　2、5G/物聯(lián)網(wǎng)時代的關(guān)鍵技術(shù)SDNFV

　　5G時代。為了滿足未來更多業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，5G必須在性能(吞吐量和延遲)、可靠性、靈活性、可擴(kuò)展性、電源效率等方面實現(xiàn)突破。關(guān)于5G的一些“硬需求”已經(jīng)提前得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。在容量方面，5G相比4G將實現(xiàn)單位面積移動數(shù)據(jù)流量增長1000倍;在傳輸速率方面，典型用戶數(shù)據(jù)速率提升10到100倍，峰值傳輸速率將可達(dá)10Gbps;在延遲方面，端到端時延將比4G縮短5倍，目標(biāo)低至10ms，甚至在部分特殊應(yīng)用場景要低至1ms;而在可擴(kuò)展性方面，可聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將比4G時代增加10到100倍;此外，低功率MMC(機(jī)器型設(shè)備)的電池續(xù)航時間也要增加10倍。

　　物聯(lián)網(wǎng)時代。到2020年，全球?qū)⒂?00億臺互聯(lián)設(shè)備，與此同時，每款新設(shè)備被暴露在黑客攻擊之下的可能性也進(jìn)一步增加。另一大挑戰(zhàn)來源于遷移到這一全球化的物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)的數(shù)量，根據(jù)IDC預(yù)測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)將占地球上所有數(shù)據(jù)的10%。再有就是各種各樣需要進(jìn)行管理和支持的設(shè)備，其范圍包括從支持流行的管理應(yīng)用程序和協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，到傳統(tǒng)遺留的SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)設(shè)備，以及那些缺乏計算或內(nèi)存來支持標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證或加密。最后，還需要進(jìn)行非常迅速，甚至實時的響應(yīng)，特別是對涉及安全(如危險的工業(yè)流程)或商業(yè)(諸如監(jiān)視庫存或客戶行為)的應(yīng)用程序。

　　鑒于5G和物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性和如此的大規(guī)模，手動網(wǎng)絡(luò)管理是根本行不通的。而SDNFV則提供了唯一可行的，具有成本效益的方式來管理5G和物聯(lián)網(wǎng)，并加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和在其上的數(shù)據(jù)的安全，最小化帶寬要求，最大化的應(yīng)用程序和利用數(shù)據(jù)分析的性能。在我們邁向5G/物聯(lián)網(wǎng)的過程當(dāng)中，SDNFV發(fā)揮著重中之重的作用。我們需要把網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行根本性的重構(gòu)，功能進(jìn)行重組，最重要是基于不同的場景和流量的不同要求，可以靈活地來組合不同的功能模塊，分配資源，以及提升網(wǎng)絡(luò)的彈性。并且它可以控制用戶層，以及用戶層的劃分，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片。讓業(yè)務(wù)決定網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)隨需而動。

　　3、SDNFV的生態(tài)圈

　　全球幾乎所有的主流運(yùn)營商、設(shè)備商、云數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)公司都在進(jìn)行SDN和NFV的研究和部署，各大相關(guān)國際組織也在全力推進(jìn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)發(fā)展，SDNFV將迎來黃金時代。

　　SDNFV的生態(tài)圈可分為以Google/BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、以Cisco/華為為代表的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商、以Broadcom/Intel為代表的芯片商、以及以Big Switch和西麥科技為代表的SDNFV新銳商。

　　3.1、互聯(lián)網(wǎng)商

　　以Google/BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在SDN上非常積極。互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的SDN方案特點在于提供給客戶的互聯(lián)網(wǎng)形式的服務(wù)，而不是具體的SDN產(chǎn)品。

　　Google使用Openflow改造的B4 WAN是典型的SDN案例，將廣域網(wǎng)利用率從30%增加到了90%。

　　Facebook宣布了OCP開放計算項目，意在定制化包括數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、交換機(jī)在內(nèi)的一系列硬件設(shè)計。

　　阿里已經(jīng)使用了Openflow和VXLAN對集群網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造。SDN在阿里網(wǎng)絡(luò)的自動化、快速交付、快速變更起著重要作用。

　　騰訊在采用SDN技術(shù)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)，提出“Network as a Router”。

　　百度則使用SDN防止流量攻擊，使用SDN對異地數(shù)據(jù)中心進(jìn)行融合。

　　3.2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商

　　SDN是大勢所趨，以Cisco/華為為代表的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商，在積極向SDN轉(zhuǎn)型。

　　思科推出了ACI(Application Centric Infrastructure)。ACI主要是基于硬件，具有新的應(yīng)用感知的SDN交換機(jī)，支持定制ASIC和商用芯片。它還包括一個策略控制器，被稱為應(yīng)用程序政策基礎(chǔ)設(shè)施控制器(APIC)，它可以向應(yīng)用程序分配服務(wù)水平，以及各種應(yīng)用程序的優(yōu)先使用權(quán)。

　　華為推出了敏捷網(wǎng)絡(luò)，敏捷網(wǎng)絡(luò)是華為公司面向企業(yè)市場發(fā)布的下一代網(wǎng)絡(luò)解決方案，意在借助CT運(yùn)營商市場的優(yōu)勢通過SDN在IT企業(yè)網(wǎng)市場轉(zhuǎn)型。其控制器為SNC。

　　3.3、芯片商

　　目前大部分的SDN硬件交換機(jī)都是借助傳統(tǒng)芯片或NP來實現(xiàn)Openflow功能，還有很多潛能沒有挖掘。Broadcom、Intel等芯片公司在積極研制SDNFV專用芯片。Intel更愈借助DPDK以x86統(tǒng)一NFV轉(zhuǎn)發(fā)平面。

　　3.4、SDNFV新銳商

　　Big Switch是典型的SDN初創(chuàng)公司，其由從應(yīng)用程序到Controller的產(chǎn)品，一應(yīng)俱全。Big Switch主導(dǎo)了開源項目Floodlight。