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

　　1、SDNFV的定義

　　SDNFV是Software Defined Network Function Virtualization的縮寫(xiě)。由Software Defined Network(軟件定義網(wǎng)絡(luò ), 縮寫(xiě)SDN)加上Network Function Virtualization(網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化，縮寫(xiě)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(lái)可編程的開(kāi)放特性，SDN的概念應運而生。SDN的典型架構分為三層，最上層為應用層，包括各種不同的業(yè)務(wù)和應用;中間為控制層，主要負責控制和處理數據平面資源;最底層為基礎設施層，負責基于流表的數據處理、轉發(fā)和狀態(tài)收集。SDN本質(zhì)上具有四大特性：控制與轉發(fā)分離、設備資源虛擬化、硬件通用化及軟件開(kāi)放可編程。

　　NFV由多個(gè)大型運營(yíng)商聯(lián)合提出，通過(guò)使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來(lái)承載很多功能的軟件處理。典型應用是一些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(huì )話(huà)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設施即轉發(fā)平面，以Orchestrator為業(yè)務(wù)編排，打通SDN與NFV，將網(wǎng)絡(luò )架構作了根本性的創(chuàng )新改變。SDNFV使客戶(hù)可以擺脫根深蒂固的廠(chǎng)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(dòng)增長(cháng)，增加了敏捷性，并成為業(yè)務(wù)增長(cháng)的催化劑。

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

　　5G時(shí)代。為了滿(mǎn)足未來(lái)更多業(yè)務(wù)應用的需求，5G必須在性能(吞吐量和延遲)、可靠性、靈活性、可擴展性、電源效率等方面實(shí)現突破。關(guān)于5G的一些“硬需求”已經(jīng)提前得到業(yè)界的廣泛認可。在容量方面，5G相比4G將實(shí)現單位面積移動(dòng)數據流量增長(cháng)1000倍;在傳輸速率方面，典型用戶(hù)數據速率提升10到100倍，峰值傳輸速率將可達10Gbps;在延遲方面，端到端時(shí)延將比4G縮短5倍，目標低至10ms，甚至在部分特殊應用場(chǎng)景要低至1ms;而在可擴展性方面，可聯(lián)網(wǎng)設備的數量將比4G時(shí)代增加10到100倍;此外，低功率MMC(機器型設備)的電池續航時(shí)間也要增加10倍。

　　物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。到2020年，全球將有500億臺互聯(lián)設備，與此同時(shí)，每款新設備被暴露在黑客攻擊之下的可能性也進(jìn)一步增加。另一大挑戰來(lái)源于遷移到這一全球化的物聯(lián)網(wǎng)的數據的數量，根據IDC預測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)將占地球上所有數據的10%。再有就是各種各樣需要進(jìn)行管理和支持的設備，其范圍包括從支持流行的管理應用程序和協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )交換機，到傳統遺留的SCADA(監控和數據采集)設備，以及那些缺乏計算或內存來(lái)支持標準的認證或加密。最后，還需要進(jìn)行非常迅速，甚至實(shí)時(shí)的響應，特別是對涉及安全(如危險的工業(yè)流程)或商業(yè)(諸如監視庫存或客戶(hù)行為)的應用程序。

　　鑒于5G和物聯(lián)網(wǎng)的復雜性和如此的大規模，手動(dòng)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(lái)管理5G和物聯(lián)網(wǎng)，并加強網(wǎng)絡(luò )和在其上的數據的安全，最小化帶寬要求，最大化的應用程序和利用數據分析的性能。在我們邁向5G/物聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程當中，SDNFV發(fā)揮著(zhù)重中之重的作用。我們需要把網(wǎng)絡(luò )架構進(jìn)行根本性的重構，功能進(jìn)行重組，最重要是基于不同的場(chǎng)景和流量的不同要求，可以靈活地來(lái)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(hù)層，以及用戶(hù)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(dòng)。

　　3、SDNFV的生態(tài)圈

　　全球幾乎所有的主流運營(yíng)商、設備商、云數據中心、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)的標準和技術(shù)發(fā)展，SDNFV將迎來(lái)黃金時(shí)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?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)的SDN方案特點(diǎn)在于提供給客戶(hù)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(kāi)放計算項目，意在定制化包括數據中心、服務(wù)器、交換機在內的一系列硬件設計。

　　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(dòng)化、快速交付、快速變更起著(zhù)重要作用。

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

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

　　3.2、網(wǎng)絡(luò )設備商

　　SDN是大勢所趨，以Cisco/華為為代表的傳統網(wǎng)絡(luò )設備商，在積極向SDN轉型。

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

　　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(chǎng)發(fā)布的下一代網(wǎng)絡(luò )解決方案，意在借助CT運營(yíng)商市場(chǎng)的優(yōu)勢通過(guò)SDN在IT企業(yè)網(wǎng)市場(chǎng)轉型。其控制器為SNC。

　　3.3、芯片商

　　目前大部分的SDN硬件交換機都是借助傳統芯片或NP來(lái)實(shí)現Openflow功能，還有很多潛能沒(méi)有挖掘。Broadcom、Intel等芯片公司在積極研制SDNFV專(zhuān)用芯片。Intel更愈借助DPDK以x86統一NFV轉發(fā)平面。

　　3.4、SDNFV新銳商

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