2015年ICT技術(shù)展望 SDN和NFV驅動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )重構

　　ICCSZ訊   通信產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入一個(gè)新的變革和高速發(fā)展期，互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò )的深入融合成為信息通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的重要特征，行業(yè)顛覆與重構正在出現。一方面，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展和各種顛覆性新技術(shù)的不斷涌現,對通信網(wǎng)絡(luò )提出了更高的要求;另一方面，IT技術(shù)進(jìn)步，尤其是新型數據中心和云計算技術(shù)的成熟和廣泛應用,推動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )向超寬帶“云”網(wǎng)絡(luò )發(fā)展。最高的網(wǎng)絡(luò )性能、最低的每比特傳送成本和最個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò )是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )將要重點(diǎn)面對的三大需求。All IP、SDN/NFV和云將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的三大使能技術(shù)，寬帶化、移動(dòng)化、泛在化和融合化將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展趨勢。

 

　　全方位超寬帶接入助力“寬帶中國”戰略

 

　　PON接入技術(shù)在理論研究、產(chǎn)品研發(fā)和網(wǎng)絡(luò )部署上取得了長(cháng)足發(fā)展，G/EPON正成為PON接入的主流技術(shù)。從技術(shù)演進(jìn)上看，GPON由單波長(cháng)向TDM和WDM相結合的NG-PON2發(fā)展，接入速率從2.5Gbit/s提升到80Gbit/s(上下行);EPON技術(shù)正向10G EPON發(fā)展,接入速率從1Gbit/s提升到10Gbit/s(上下行)。從網(wǎng)絡(luò )部署上看，以GPON技術(shù)主導的超寬帶接入應用將更加廣泛，光纖入戶(hù)已成趨勢，企業(yè)網(wǎng)絡(luò )“光進(jìn)銅退”漸入高潮。據Infonetics統計，至2014年中，全球FTTH用戶(hù)已達8500萬(wàn),并以每年超20%的速度增長(cháng)。超寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的高速發(fā)展也為固定寬帶接入帶來(lái)新的契機。LTE技術(shù)需要部署更多的小蜂窩基站以實(shí)現高速、無(wú)縫覆蓋，其位置更接近用戶(hù)，與FTTX形成一定的疊加效應,移動(dòng)回程正成為PON的重要應用領(lǐng)域。另外，新形態(tài)的家庭智能終端不斷涌現，通過(guò)采用開(kāi)放系統、增強處理能力、簡(jiǎn)化管理等手段，為智能家居的發(fā)展提供保障，并正向云端一體化方向演進(jìn)。

 

　　以矢量和G.fast為代表的新一代銅線(xiàn)接入技術(shù)正成為超寬帶接入的重要解決方案之一。矢量技術(shù)可以解決銅線(xiàn)線(xiàn)纜間的信號串擾，有效提升性能，在400米距離時(shí)，銅線(xiàn)接入速率可達到100Mbit/s;G.fast技術(shù)有效接入速率可超1Gbit/s，貝爾實(shí)驗室最新研究成果XG.fast可將銅線(xiàn)傳輸速率提升到10Gbit/s?；趧?chuàng )新技術(shù)的銅線(xiàn)解決方案利用已有銅線(xiàn)資源，可實(shí)現與PON相媲美的寬帶接入速度，并大大降低成本，是寬帶提速的一種有效補充方案。

 

　　深度覆蓋和融合推動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò )發(fā)展

 

　　實(shí)現LTE網(wǎng)絡(luò )的深度和廣度覆蓋、支持TD-LTE和FDD LTE融合是2015年LTE網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展重點(diǎn)。隨著(zhù)TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò )的部署和LTE混合組網(wǎng)試驗的實(shí)施，LTE網(wǎng)絡(luò )已基本實(shí)現城市的信號覆蓋。在未來(lái)一年，LTE網(wǎng)絡(luò )將從發(fā)達地區向鄉鎮和農村進(jìn)一步延伸，以達到網(wǎng)絡(luò )的連續覆蓋;同時(shí)，LTE網(wǎng)絡(luò )將從做廣向做深轉變，即在熱點(diǎn)地區、室內、特殊場(chǎng)景(高速公路、高鐵、河流等)和小區邊緣進(jìn)行容量提升與信號覆蓋完善。另外，為實(shí)現資源共享和提升用戶(hù)體驗，TD-LTE和FDD LTE將在網(wǎng)絡(luò )、業(yè)務(wù)和管理等層面不斷融合。

 

　　隨著(zhù)LTE網(wǎng)絡(luò )部署和5G研究的逐步展開(kāi)，在5G商用之前，4.5G正成為業(yè)界的關(guān)注熱點(diǎn)。在一些特定的應用場(chǎng)景，不需要改變4G的空口標準，直接應用5G的部分無(wú)線(xiàn)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )架構，用戶(hù)使用4G終端就可提前得到5G的部分體驗。載波聚合、多點(diǎn)協(xié)同傳輸以及LTE與Wi-Fi的多連接等無(wú)線(xiàn)技術(shù)，將進(jìn)一步提高用戶(hù)的接入帶寬。網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化將成為下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )架構的主要特征。與現有的BBU+RRH的LTE架構不同，4.5G及其后續的移動(dòng)網(wǎng)將引入標準IT硬件平臺，通過(guò)云計算技術(shù)對網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化，形成一個(gè)虛擬的基站?；镜拇蟛糠中盘柼幚砉δ?，即L2/L3層將由數據中心的GPP(通用處理器)實(shí)現;而面對L1層的高性能要求，GPP取代專(zhuān)用處理器尚需時(shí)日。預計4.5G的網(wǎng)絡(luò )部署和使用將從2016年開(kāi)始。目前，ITU-R已基本明確5G的需求和關(guān)鍵性能指標并確定5G研究的時(shí)間表，業(yè)界對5G主要關(guān)鍵技術(shù)，如大規模天線(xiàn)陣列、毫米波技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò )架構、新型空口設計的研究逐漸聚焦和深入。

 

　　動(dòng)態(tài)可編程提升睿智光傳輸網(wǎng)絡(luò )

 

　　更高的業(yè)務(wù)體驗質(zhì)量驅動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò )不斷向資源的動(dòng)態(tài)配置方向演進(jìn)，光層的動(dòng)態(tài)可編程能力正成為光網(wǎng)絡(luò )的重要特征。采用光層可編程能力，按需動(dòng)態(tài)調整硬件的配置、狀態(tài)、編碼等，以靈活組織傳輸資源、公平分配資源和高效利用資源，在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，提供優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò )和降低傳輸網(wǎng)的總體成本。靈活柵格、在線(xiàn)編碼改變、傳輸速率(100G/200G/400G)按需調整等技術(shù)和光模塊的應用，在硬件上支撐了動(dòng)態(tài)可編程光網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現。伴隨SDN架構和技術(shù)的發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò )亦將逐步引入SDN控制器和支持SDN的傳輸網(wǎng)元，實(shí)現傳輸網(wǎng)的集中控制及控制層與數據層的分離;提供開(kāi)放式接口和網(wǎng)絡(luò )抽象，實(shí)現分片化的虛擬網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )租戶(hù)對傳輸資源的動(dòng)態(tài)調動(dòng)。

 

　　傳輸網(wǎng)將面臨實(shí)質(zhì)性調整及過(guò)渡轉型。支持電路業(yè)務(wù)的傳統網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入淘汰期，多業(yè)務(wù)傳輸平臺面臨整合，承載業(yè)務(wù)將被轉移到PTN、OTN傳輸平臺，部分網(wǎng)絡(luò )引入T-SDN平臺;光波長(cháng)作為高速快捷通道，提供業(yè)務(wù)的直接承載。光和IP不斷的融合，在數據平面維持兩個(gè)平面，采用靈活匯聚和帶寬優(yōu)化能力，提供最佳的帶寬利用;在管理平面實(shí)現統一管理、統一拓撲、精準故障定位等，滿(mǎn)足跨層的智能管理;通過(guò)GMPLS UNI接口，實(shí)現IP和光層的控制協(xié)同，保證資源的按需動(dòng)態(tài)配置和運營(yíng)維護，并逐步引入SDN控制器。

 

　　大容量核心和智能化邊緣鑄就新型IP網(wǎng)絡(luò )

 

　　IP骨干網(wǎng)核心路由器向大容量、高密度和低功耗方向持續演進(jìn)。傳統的路由器集群中廣泛部署的POS接口逐漸被低成本的高速以太接口替代?，F有IP路由器線(xiàn)卡的光收發(fā)元件及調制器尺寸遠遠大于電路元件，因此難以提升線(xiàn)卡的接口密度。通過(guò)在單塊微型芯片上集成光和電子元件，硅光子技術(shù)能夠讓路由器線(xiàn)卡獲得更大密度的I/O帶寬。同時(shí)，由于光路的耗電量大幅下降，硅光子技術(shù)也降低了系統的整體功耗?？梢灶A計，帶有硅光子芯片的模塊化路由器將大幅提升互聯(lián)網(wǎng)速度。

 

　　IP城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)邊緣將逐漸引入SDN技術(shù)，軟件將在IP網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮更重要的作用。在城域網(wǎng)，SDN技術(shù)的引入有助于實(shí)現業(yè)務(wù)的智能控制，通過(guò)將策略控制和各種業(yè)務(wù)鏈功能組合，可以針對用戶(hù)方便靈活地實(shí)現業(yè)務(wù)差異化功能。在數據中心，當計算和存儲資源虛擬化之后，用戶(hù)迫切希望網(wǎng)絡(luò )的虛擬化功能從數據中心內部延伸到企業(yè)總部乃至各分支機構，軟件定義的VPN業(yè)務(wù)將成為新的發(fā)展動(dòng)向。在廣域網(wǎng)，分層的SDN控制器可以將IP層和光層資源進(jìn)行聯(lián)合調度，優(yōu)化業(yè)務(wù)流量和流向，實(shí)現帶寬的動(dòng)態(tài)分配，為用戶(hù)提供更加有保障的QoS服務(wù)和更靈活的計費策略。

 

　　SDN和NFV驅動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )重構

 

　　SDN從數據中心和園區網(wǎng)向電信網(wǎng)各層面深度擴展。隨著(zhù)SDN在數據中心的成功部署，運營(yíng)商開(kāi)始考慮將現有電信網(wǎng)絡(luò )改造成SDN架構。SDN通過(guò)集中控制簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò );在端到端的網(wǎng)絡(luò )資源被抽象之后，各種不同網(wǎng)元的轉發(fā)特性獲得統一，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )更加容易適配，也更方便編程并迅速提供新的業(yè)務(wù)。為了實(shí)現跨層、跨域、跨廠(chǎng)家的互操作，SDN控制器將采用多層架構。網(wǎng)絡(luò )中支持Openflow的白盒設備和現網(wǎng)網(wǎng)元將長(cháng)期共存。SDN不僅在業(yè)務(wù)層和轉發(fā)層之間提供了靈活的控制，也為用戶(hù)接入和管理、數據中心和承載網(wǎng)絡(luò )、IP和光網(wǎng)絡(luò )之間提供了端到端的協(xié)作手段，實(shí)現對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )資源協(xié)調調度。

 

　　NFV從技術(shù)驗證轉向商業(yè)部署。為了采用通用硬件加軟件的方式實(shí)現各種網(wǎng)絡(luò )功能和虛擬化，運營(yíng)商需要建設各種云計算基礎設施，即各種NFV邊際云。通用硬件包括各種基于X86架構的服務(wù)器和以太網(wǎng)交換機等廉價(jià)設備，云計算的業(yè)務(wù)編排器在整個(gè)自動(dòng)化管理中將起到重要作用。隨著(zhù)計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )的虛擬化，運營(yíng)商的OSS系統也將更新?lián)Q代，新的OSS系統將充分利用軟件的自動(dòng)化功能，使得改造后的業(yè)務(wù)流程更加靈活，業(yè)務(wù)提供周期大幅縮短。各種網(wǎng)絡(luò )功能將以軟件方式交付給運營(yíng)商，而網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商只需要在云計算數據中心環(huán)境下安裝、運行并維護該軟件。

 

　　SDN面向網(wǎng)絡(luò )連接，NFV對應網(wǎng)絡(luò )功能。它們的核心都是在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現軟件和硬件分離，盡量采用標準的硬件和獨立開(kāi)發(fā)的軟件。在業(yè)務(wù)提供方面，它們都與數據中心和云計算環(huán)境相關(guān)，并實(shí)現網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的自動(dòng)部署和管理。IT技術(shù)在很大程度上驅動(dòng)著(zhù)網(wǎng)絡(luò )向SDN和NFV演進(jìn)。

 

　　云平臺提升客戶(hù)體驗

 

　　云是SDN/NFV的基礎，基于通用計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )資源的NFVI云平臺將先行部署。結合OpenStack等業(yè)界主流開(kāi)源平臺及ETSI NFV的參考架構，云平臺成為NFV的基礎設施，支持各類(lèi)虛擬化的網(wǎng)元軟件。云平臺支持通用X86服務(wù)器，南向兼容集成各類(lèi)傳統網(wǎng)絡(luò )交換產(chǎn)品和SDN等軟件化交換解決方案;同時(shí)北向遵循TOSCA標準，為vIMS、虛擬路由器等眾多網(wǎng)元的云化提供標準和依據，完成包括自動(dòng)擴容和縮容、自動(dòng)治愈、自動(dòng)化部署等網(wǎng)元業(yè)務(wù)的生命周期管理。通過(guò)系統狀態(tài)監控和故障根源分析，自動(dòng)化NFVI管理運營(yíng)在提升運維工作效率的同時(shí)，增加了業(yè)務(wù)運營(yíng)的靈活性。

 

　　建設基于大數據分析的業(yè)務(wù)平臺成為趨勢，其分析能力將用于虛擬網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的驗證、自動(dòng)部署和管理。由于NFV從根本上打破原來(lái)封閉的電信設備體系，將其分解為多個(gè)層次，其中包括硬件、虛擬化管理、虛擬化電信網(wǎng)絡(luò )軟件、業(yè)務(wù)編排、系統集成等，導致系統復雜度與管理難度大大提升。為此，基于大數據分析的業(yè)務(wù)策略控制，從提升客戶(hù)體驗入手，根據動(dòng)態(tài)的信息來(lái)驅動(dòng)合適的業(yè)務(wù)系統是NFVI的一個(gè)重要組成部分。系統可以分析用戶(hù)業(yè)務(wù)質(zhì)量數據和相關(guān)信息，監測網(wǎng)絡(luò )使用狀態(tài)和性能趨勢，幫助運營(yíng)商實(shí)現新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署，從而達到幫助網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商降低NFV實(shí)施復雜性和難度、提高業(yè)務(wù)系統可靠性與可用性、改善用戶(hù)體驗的目的。

 

　　軟件定義安全確保網(wǎng)絡(luò )更加可信

 

　　網(wǎng)絡(luò )功能的虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò )，將推動(dòng)實(shí)現軟件定義安全。軟件定義安全主要是通過(guò)軟件編程的方式實(shí)現網(wǎng)絡(luò )安全功能和相關(guān)的API，并對它們進(jìn)行智能化地編排和管理。通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò )的集中控制，安全管理員掌握全網(wǎng)的安全動(dòng)態(tài)，實(shí)現根據需要啟動(dòng)虛擬化的安全功能，監控動(dòng)態(tài)環(huán)境下全網(wǎng)中與安全事件相關(guān)的流量，進(jìn)而對全網(wǎng)進(jìn)行統一安全策略部署，以達到保障網(wǎng)絡(luò )安全的目的。

 

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)化管理，將促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )安全防御的自動(dòng)化。傳統網(wǎng)絡(luò )往往通過(guò)人工方式進(jìn)行安全管理和防御，不能適應網(wǎng)絡(luò )資源管理自動(dòng)化的安全需求。軟件定義網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)化管理根據安全管理員設置的策略進(jìn)行全網(wǎng)監控，一旦檢測到安全威脅，系統就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)告警，觸發(fā)安全功能模塊分析捕捉到的數據包，從而進(jìn)一步產(chǎn)生更多的高級響應，最后網(wǎng)絡(luò )中的安全系統會(huì )快速處理此次檢測到的安全事件，達到網(wǎng)絡(luò )安全防御的目的。

 

　　網(wǎng)絡(luò )功能的虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò )的可編程、集中控制和大范圍自動(dòng)化，將推動(dòng)軟件定義安全的實(shí)現和促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )安全防御的自動(dòng)化。

 

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )不斷向寬帶化、移動(dòng)化、泛在化和融合化演進(jìn)，用戶(hù)的需求已從單一的語(yǔ)音業(yè)務(wù)向個(gè)性化、多樣化、專(zhuān)業(yè)化和體驗化的信息服務(wù)發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò )需以更低的成本提供超寬帶網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現從接入層到傳送層的超寬帶業(yè)務(wù)承載，在提供可靠傳送的同時(shí)，以最低的總體成本，向用戶(hù)提供更高帶寬、更好質(zhì)量的寬帶業(yè)務(wù);同時(shí)，在A(yíng)ll IP的前提下，企業(yè)需充分利用SDN/NFV和云計算技術(shù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )架構的優(yōu)化和創(chuàng )新，為信息通信業(yè)務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)等各種創(chuàng )新性業(yè)務(wù)提供保障和更好的用戶(hù)體驗。