5G时代的关键点——软件定义网络功能虚拟化

  1、SDNFV的定义

  SDNFV是软件定义网络功能虚拟化的缩写

  SDN诞生于美国斯坦福大学Clean Slate课题,斯坦福大学Nick McKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新,基于Openflow给网络带来可编程的开放特性,SDN的概念应运而生。SDN的典型架构分为三层,最上层为应用层,包括各种不同的业务和应用;中间为控制层,主要负责控制和处理数据平面资源;最底层为基础设施层,负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。SDN本质上具有四大特性:控制与转发分离、设备资源虚拟化、硬件通用化及软件开放可编程。

  NFV由多个大型运营商联合提出,通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术,来承载很多功能的软件处理。典型应用是一些CPU密集型功能,并且对网络吞吐量要求不高的情形。主要评估的功能虚拟化有:WAN加速器、信令会话控制器、消息路由器、IDS、DPI、防火墙、CG-NAT、SGSN/GGSN、PE、BNG、RAN等。

  SDNFV合并SDN与NFV,以SDN控制器为网络的控制平面,以NFV为新型的通用化基础设施即转发平面,以Orchestrator为业务编排,打通SDN与NFV,将网络架构作了根本性的创新改变。SDNFV使客户可以摆脱根深蒂固的厂商锁定,基于软件的本性,灵活快速的按需提供弹性网络,方便的推动增长,增加了敏捷性,并成为业务增长的催化剂。

  2、5G/物联网时代的关键技术SDNFV

  5G时代。为了满足未来更多业务应用的需求,5G必须在性能(吞吐量和延迟)、可靠性、灵活性、可扩展性、电源效率等方面实现突破。关于5G的一些“硬需求”已经提前得到业界的广泛认可。在容量方面,5G相比4G将实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面,典型用户数据速率提升10到100倍,峰值传输速率将可达10Gbps;在延迟方面,端到端时延将比4G缩短5倍,目标低至10ms,甚至在部分特殊应用场景要低至1ms;而在可扩展性方面,可联网设备的数量将比4G时代增加10到100倍;此外,低功率MMC(机器型设备)的电池续航时间也要增加10倍。

  物联网时代。到2020年,全球将有500亿台互联设备,与此同时,每款新设备被暴露在黑客攻击之下的可能性也进一步增加。另一大挑战来源于迁移到这一全球化的物联网的数据的数量,根据IDC预测,到2020年,物联网将占地球上所有数据的10%。再有就是各种各样需要进行管理和支持的设备,其范围包括从支持流行的管理应用程序和协议的网络交换机,到传统遗留的SCADA(监控和数据采集)设备,以及那些缺乏计算或内存来支持标准的认证或加密。最后,还需要进行非常迅速,甚至实时的响应,特别是对涉及安全(如危险的工业流程)或商业(诸如监视库存或客户行为)的应用程序。

  鉴于5G和物联网的复杂性和如此的大规模,手动网络管理是根本行不通的。而SDNFV则提供了唯一可行的,具有成本效益的方式来管理5G和物联网,并加强网络和在其上的数据的安全,最小化带宽要求,最大化的应用程序和利用数据分析的性能。在我们迈向5G/物联网的过程当中,SDNFV发挥着重中之重的作用。我们需要把网络架构进行根本性的重构,功能进行重组,最重要是基于不同的场景和流量的不同要求,可以灵活地来组合不同的功能模块,分配资源,以及提升网络的弹性。并且它可以控制用户层,以及用户层的划分,进行网络切片。让业务决定网络,网络对业务随需而动。

  3、SDNFV的生态圈

  全球几乎所有的主流运营商、设备商、云数据中心、互联网公司都在进行SDN和NFV的研究和部署,各大相关国际组织也在全力推进相关的标准和技术发展,SDNFV将迎来黄金时代。

  SDNFV的生态圈可分为以Google/BAT为代表的互联网企业、以Cisco/华为为代表的网络设备商、以Broadcom/Intel为代表的芯片商、以及以Big Switch和西麦科技为代表的SDNFV新锐商。

  3.1、互联网商

  以Google/BAT为代表的互联网企业在SDN上非常积极。互联网企业的SDN方案特点在于提供给客户的互联网形式的服务,而不是具体的SDN产品。

  Google使用Openflow改造的B4 WAN是典型的SDN案例,将广域网利用率从30%增加到了90%。

  Facebook宣布了OCP开放计算项目,意在定制化包括数据中心、服务器、交换机在内的一系列硬件设计。