SDN的戰(zhàn)略性思考

韋樂(lè)平

（中國(guó)電信集團(tuán)公司 北京 100033）

1 SDN和NFV的內(nèi)涵與異同

所謂軟件定義組網(wǎng)（SDN），是美國(guó)斯坦福大學(xué)于2007年提出的一種創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其核心是借助OpenFlow協(xié)議將網(wǎng)元控制面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面分離，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接、集中控制與網(wǎng)絡(luò)資源開放等，為網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供一個(gè)開放的平臺(tái)。這一思路的問(wèn)世很快引起業(yè)界的廣泛反響，不同專業(yè)背景的人根據(jù)自己專業(yè)面臨的問(wèn)題開始按照自己的理解發(fā)展和充實(shí)這一概念，短短幾年業(yè)界已經(jīng)從狹義的基于OpenFlow協(xié)議的SDN擴(kuò)展到更加廣義的不限于OpenFlow協(xié)議的開放、創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其基本目標(biāo)是體系結(jié)構(gòu)開放并能快速創(chuàng)新，其核心思想是控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離、軟件編程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接、集中控制、網(wǎng)絡(luò)資源開放，最終通過(guò)IT創(chuàng)新把封閉的電信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的電信創(chuàng)新平臺(tái)。

另一個(gè)與SDN密切相關(guān)、完全獨(dú)立發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）概念是2012年由ATT、BT、DT等運(yùn)營(yíng)商在歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）提出的，主旨是通過(guò)邏輯功能與物理硬件的解耦，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能，并將網(wǎng)絡(luò)中的各種網(wǎng)元硬件歸一成標(biāo)準(zhǔn)化的三大類IT設(shè)備，即高容量服務(wù)器、存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)交換機(jī)，從而期望大幅度降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和建設(shè)成本。

NFV與SDN的相似之處在于都要求控制與處理分離，都強(qiáng)調(diào)控制層軟件可編程。而不同之處在于SDN著眼于網(wǎng)絡(luò)連接，更關(guān)注承載網(wǎng)（L2和L3）的虛擬化，更強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新和開放；而NFV著眼于網(wǎng)絡(luò)功能，關(guān)注網(wǎng)絡(luò)所有網(wǎng)元的功能虛擬化，更強(qiáng)調(diào)降低網(wǎng)絡(luò)成本。兩者既相似，又互補(bǔ)，越來(lái)越趨向于融合在一個(gè)統(tǒng)一的基于軟件的組網(wǎng)世界，在很多場(chǎng)合下，泛指的SDN往往包含了SDN和NFV兩者。

2 電信業(yè)與IT業(yè)的比較

要看清電信業(yè)的問(wèn)題，必須跳出電信業(yè)的圍墻，沿著信息通信業(yè)（ICT）發(fā)展歷程更廣闊的脈絡(luò)才可能看清楚。多年來(lái)，電信（CT）業(yè)與信息（IT）業(yè)作為信息通信業(yè)兩個(gè)最主要的組成領(lǐng)域，都在沿著自身的邏輯和歷史的軌道發(fā)展。

從設(shè)計(jì)理念上看，電信業(yè)比信息業(yè)落后了30多年。IT業(yè)在20世紀(jì)70年代也是封閉的垂直煙囪群架構(gòu)，由各個(gè)廠商各自牢牢控制硬件、軟件和外設(shè)，形成了專用的、鎖定的、昂貴的行業(yè)環(huán)境。從1980年起IT業(yè)開始打破封閉的垂直架構(gòu)，轉(zhuǎn)向開放的水平架構(gòu)，其基本思路是軟硬件解耦，硬件管性能，軟件管功能，這樣的分工經(jīng)實(shí)踐證明，不僅有利于打破廠商鎖定，創(chuàng)建廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈，而且非常有利于技術(shù)業(yè)務(wù)創(chuàng)新。而電信業(yè)則始終堅(jiān)守封閉的垂直架構(gòu)，軟硬件一體化，追求電信級(jí)的高性能，結(jié)果形成了一個(gè)復(fù)雜無(wú)比、剛性而昂貴的龐大網(wǎng)絡(luò)，還在不斷繁衍擴(kuò)大，動(dòng)不得，碰不得，成本居高不下，業(yè)務(wù)創(chuàng)新舉步艱難，根本無(wú)法支撐快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。

從成本與性能角度看，盡管電信業(yè)與信息業(yè)都遵循著名的摩爾定律，而實(shí)際上兩者所遵循的路徑卻完全不同。摩爾定律揭示了兩個(gè)不同的發(fā)展方向，一個(gè)是高性能，另一個(gè)是低成本。多年來(lái)電信業(yè)注重前者，最具代表性的門檻就是所謂的電信級(jí)質(zhì)量的高要求；而信息業(yè)更注重后者，采用適度的性能要求和寬松的可靠性要求以及通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的IT設(shè)備來(lái)降低整體成本，不苛求單個(gè)設(shè)備的高要求。兩種不同的思維產(chǎn)生了完全不同的結(jié)果。

筆者統(tǒng)計(jì)了過(guò)去20年來(lái)兩大行業(yè)的成本變化軌跡，結(jié)果表明以存儲(chǔ)器為代表的IT成本降了4個(gè)量級(jí)，每年降低58%；而以傳輸系統(tǒng)和蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)為代表的電信設(shè)備僅降了約3個(gè)量級(jí)，每年降30%，兩者相差10倍。究其主要原因是電信網(wǎng)的過(guò)度設(shè)計(jì)和封閉性，開發(fā)和沉淀了大量不必要，也有從來(lái)沒(méi)有用過(guò)的功能和性能。封閉性也制約了產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，脫離了最廣大的開發(fā)群體，窒息了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的持續(xù)創(chuàng)新。

歷史上，電信業(yè)這種在壟斷環(huán)境下形成的傳統(tǒng)發(fā)展路徑，即“高性能、高可靠、高成本”的三高路線和商業(yè)模式在壟斷時(shí)代可以生存和發(fā)展，而在今天的互聯(lián)網(wǎng)開放和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，面對(duì)大批IT和互聯(lián)網(wǎng)公司背景的輕型新運(yùn)營(yíng)商的挑戰(zhàn)就難以為繼了，必須實(shí)施轉(zhuǎn)型和“去電信化”變革，才有可能繼續(xù)生存和發(fā)展。

3 SDN前電信業(yè)的探索與教訓(xùn)

歷史上，電話誕生于1876年，而計(jì)算機(jī)誕生于1946年。在長(zhǎng)達(dá)近90年的時(shí)間里，電話通信一直是模擬通信，直到1965年第一臺(tái)電子交換機(jī)誕生后才開始進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，電信與計(jì)算機(jī)的融合才全面開始。

多年來(lái)，由于不斷學(xué)習(xí)和借鑒計(jì)算機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新成果，電信網(wǎng)的功能和性能在不斷進(jìn)步和升級(jí)，兩者的技術(shù)融合體現(xiàn)在各個(gè)層面和領(lǐng)域，以計(jì)算換功能、以存儲(chǔ)換帶寬、以計(jì)算換性能等都是典型的技術(shù)策略。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上看，電信業(yè)也在不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域不斷嘗試控制與交換/轉(zhuǎn)發(fā)/傳送的分離以及集中控制的思路，如核心網(wǎng)中的SS/IMS、承載網(wǎng)中的MPLS、傳送網(wǎng)中的ASON等，然而學(xué)習(xí)得始終不到位、不徹底。而且這些探索都是各個(gè)專業(yè)自己的獨(dú)立探索，只涉及有限的專業(yè)領(lǐng)域或網(wǎng)絡(luò)層面，開放性極其有限，標(biāo)準(zhǔn)化程度很低，并沒(méi)有形成統(tǒng)一、跨網(wǎng)、跨層、跨域、跨技術(shù)和跨廠商的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、接口和協(xié)議，自然也沒(méi)有帶來(lái)全局性的影響力和突破性。

總之，從過(guò)去幾十年的歷史看，盡管電信業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒了很多計(jì)算機(jī)技術(shù)的成果，但在思維方式和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)上卻一直在沿用傳統(tǒng)的軟硬件一體化、以硬件為主的封閉架構(gòu)。顯然，時(shí)至今日，這種進(jìn)展緩慢、昂貴、封閉的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與不斷創(chuàng)新、日益龐大的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的矛盾已經(jīng)日益尖銳，難以調(diào)和，這也成為電信網(wǎng)成本居高不下的根本原因。

面對(duì)電信網(wǎng)量收“剪刀差”不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)和OTT對(duì)于電信核心業(yè)務(wù)不斷蠶食的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)“治標(biāo)不治本”的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路已經(jīng)難以為繼，需要有突破性思路和根本性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革?！叭ル娦呕睉?yīng)運(yùn)而生，而SDN成為“去電信化”在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的突破性方向。

4 現(xiàn)有電信網(wǎng)的基本癥結(jié)

在蓬勃發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，現(xiàn)有電信網(wǎng)所暴露出來(lái)的主要問(wèn)題可以歸納為以下4個(gè)基本方面。

首先是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、剛性而昂貴。電信網(wǎng)通常由大量單一功能、專用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和碎片化、昂貴、專用的硬件構(gòu)成。像中國(guó)電信這樣規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)僅是設(shè)備就有幾十類，達(dá)數(shù)百萬(wàn)臺(tái)，還在不斷繁衍。網(wǎng)絡(luò)一旦建好，難以變動(dòng)，無(wú)法快速配置資源和帶寬，支撐不了應(yīng)用層的新應(yīng)用、新使用方式、新商業(yè)模式。例如現(xiàn)有靜態(tài)、剛性的網(wǎng)絡(luò)連接往往按月或年計(jì)算，只適合支撐簡(jiǎn)單、很少變化的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，無(wú)法支撐互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）按天乃至按小時(shí)計(jì)算的動(dòng)態(tài)連接及多變的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，這一矛盾實(shí)質(zhì)上反映為網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算的失配問(wèn)題，即網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展嚴(yán)重滯后于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。

其次，電信網(wǎng)的網(wǎng)元是軟硬件垂直一體化的封閉架構(gòu)，俗稱“盒子”。歷史上為了滿足不同業(yè)務(wù)、接入方式、質(zhì)量、安全等需求，引入了大量不同的控制協(xié)議，且綁定于特定轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，代碼直接寫入硬件，構(gòu)成控制轉(zhuǎn)發(fā)一體化的封閉架構(gòu)。這種封閉的架構(gòu)導(dǎo)致作為網(wǎng)元的盒子本身日益臃腫、擴(kuò)展性受限、功耗很大、性能提升空間小、創(chuàng)新難、價(jià)格昂貴。一旦部署，就鎖定于廠商。而從網(wǎng)絡(luò)角度，隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的盒子種類和數(shù)目也越積越多，不僅造成硬件的大量重復(fù)和浪費(fèi)，也帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)的高度復(fù)雜性，正成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員的噩夢(mèng)。

第三，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)形成了大量獨(dú)立的煙囪群。隨著技術(shù)與業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，新業(yè)務(wù)、新功能、新性能的提供往往需要開發(fā)新協(xié)議和新設(shè)備，造成設(shè)備種類和數(shù)量的大量繁衍，外加運(yùn)營(yíng)商上下分割和部門間左右分割的格局和現(xiàn)狀，形成大批獨(dú)立封閉的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)煙囪群，成本高、資源不能共享、利用率低、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)難以協(xié)同和融合，無(wú)法以互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間快速支撐業(yè)務(wù)和應(yīng)用及使用模式的快速變化。

第四，電信網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)和建設(shè)成本居高不下。隨著網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商（尤其是中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商）不得不面對(duì)大量不同廠商、不同設(shè)備的采購(gòu)、設(shè)計(jì)、集成、互操作測(cè)試、部署配置、維護(hù)運(yùn)行以及升級(jí)改造，導(dǎo)致居高不下的運(yùn)營(yíng)和建設(shè)成本。特別是面對(duì)云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)變化的對(duì)資源和容量的要求，以手工配置為主的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法快速支撐這些新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的發(fā)展。此外，目前網(wǎng)絡(luò)的選路方式也往往造成網(wǎng)絡(luò)整體輕載、局部重載的不均衡局面，不僅網(wǎng)絡(luò)整體利用率低，而且網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量也難以保證。

不難看出，上述這些問(wèn)題多半與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有關(guān)。現(xiàn)有封閉無(wú)序的體系架構(gòu)和垂直封閉的網(wǎng)元架構(gòu)注定了網(wǎng)絡(luò)行為，即路由、流量、傳輸性能的不確定，也就難以支持QoS、擴(kuò)展性、安全性、可管可控可信任等要求。為此，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行根本性變革。網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元的剛性、擴(kuò)展性、功耗、技術(shù)創(chuàng)新難、價(jià)格高等頑疾也均源于軟硬件一體的封閉架構(gòu)。云計(jì)算所需的靈活動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)資源配置、高效資源利用率、公平的資源分配均受制于這種網(wǎng)絡(luò)剛性架構(gòu)。安全攻擊、病毒和其他有害信息的傳播問(wèn)題也均與IP網(wǎng)端到端透明性的架構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。

可見網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的突破才是根本性突破，而這正是SDN的珍貴之處。為此對(duì)于SDN的認(rèn)識(shí)絕不能僅停留在OpenFlow協(xié)議或網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的技術(shù)層面上，而要有系統(tǒng)的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的整體思維和戰(zhàn)略認(rèn)識(shí)。

5 SDN的主要驅(qū)動(dòng)力

目前SDN還處于早期發(fā)展階段，人們就像瞎子摸象一樣，各有各的認(rèn)識(shí)和演繹。咨詢公司也在頻頻發(fā)表各種不斷變化的調(diào)研結(jié)果，闡述各種人群認(rèn)為的SDN驅(qū)動(dòng)力。就筆者多年在電信業(yè)耕耘的經(jīng)驗(yàn)和觀察而言，最主要的驅(qū)動(dòng)力有以下4條。

首先是為了降低網(wǎng)絡(luò)成本，特別是運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）成本。隨著網(wǎng)絡(luò)量收“剪刀差”的持續(xù)擴(kuò)大，技術(shù)進(jìn)步的步伐已經(jīng)難以跟上流量的攀升和成本的上升，降低網(wǎng)絡(luò)成本已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)量收“剪刀差”的基本出路，而現(xiàn)有僵硬的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)阻礙了這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。某著名咨詢公司甚至預(yù)計(jì)SDN架構(gòu)有可能降低30%～40%的總體擁有成本（TCO）和60%～80%的OAM成本，而筆者認(rèn)為即便能達(dá)到上述目標(biāo)的一半也是了不起的成就。

其次是為了業(yè)務(wù)靈活和創(chuàng)新能力。期望通過(guò)開放、靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來(lái)業(yè)務(wù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)提供的靈活性和速度以及資源分配靈活性的根本改觀，從而適應(yīng)新的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)、新的應(yīng)用、新的使用方式、新的商業(yè)模式、新的客戶，為電信業(yè)的轉(zhuǎn)型開拓更廣泛的發(fā)展前景。

第三是因?yàn)橐呀?jīng)有廉價(jià)的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的IT平臺(tái)可用。IT業(yè)這些年遵循摩爾定律，在適度性能要求和寬松可靠性要求的前提下，持續(xù)不斷地降低成本，使得目前大容量服務(wù)器、存儲(chǔ)器和交換機(jī)等已經(jīng)基本具備支撐大量電信和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的能力，可以適用于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，而且設(shè)備成本低、設(shè)計(jì)靈活、技術(shù)壽命更長(zhǎng)。

第四，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)展，先是存儲(chǔ)技術(shù)和服務(wù)器的虛擬化已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)也趨近成熟，從而允許抽象和屏蔽底層的具體硬件，使得網(wǎng)絡(luò)更有彈性和擴(kuò)展性、更高效和經(jīng)濟(jì)，也更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。從更寬的視角看，則將形成計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理和虛擬化，有望實(shí)現(xiàn)計(jì)算和通信資源的最佳利用率。

6 SDN的基本特征

SDN的特征有多種描述角度，應(yīng)用于不同的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)也可能呈現(xiàn)不同的特征，但最基本的共性特征有以下4個(gè)。

首先是水平集成、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離及軟硬件解耦。解耦后的軟件和硬件可以分別獨(dú)立發(fā)展，軟件可以實(shí)現(xiàn)靈活的控制面功能，滿足用戶多元化需求，還可以快速部署網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)功能和參數(shù)，如路由、安全、策略、流量工程、QoS等，快速調(diào)度帶寬等資源，提升鏈路利用率。硬件成為簡(jiǎn)單啞資源，專注轉(zhuǎn)發(fā)，可采用通用廉價(jià)的IT設(shè)備，減少設(shè)備種類和專用平臺(tái)，大幅降低硬件成本，簡(jiǎn)化運(yùn)維管理。

其次是網(wǎng)絡(luò)虛擬化。SDN通過(guò)將轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程抽象為流表，控制器直接控制流表，屏蔽了底層硬件，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛擬化，物理硬件被淡化為資源池，不僅可以按需靈活和快速分配以及相互隔離，而且可望顯著減少硬件數(shù)量及其連帶的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)虛擬化代表了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式的根本性變化。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以獨(dú)立于SDN部署，但若能與開放和靈活的SDN架構(gòu)相結(jié)合，則將相得益彰，好上加好。

第三是邏輯上集中控制。SDN使得運(yùn)營(yíng)商具有全網(wǎng)視野，掌握跨網(wǎng)、跨層、跨域、跨技術(shù)和跨廠商的全局信息（包括拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等），有望最佳地利用全網(wǎng)的資源，提升網(wǎng)絡(luò)性能（網(wǎng)絡(luò)的收斂速度和時(shí)延特性等），確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)路由和性能的可預(yù)測(cè)，并希望能提供一些全新的網(wǎng)絡(luò)功能。

第四是開放性和軟件編程接口。SDN打破了傳統(tǒng)電信設(shè)備軟硬件一體化的封閉模式，有望建立和利用更廣泛、開放和強(qiáng)壯的產(chǎn)業(yè)鏈。

采用軟件編程接口后，可以通過(guò)編程直接而快速地決定網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)功能，不必對(duì)一個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)煙囪群和大量硬件盒子進(jìn)行耗時(shí)費(fèi)力的手動(dòng)配置，這將極大地簡(jiǎn)化和加速網(wǎng)絡(luò)的部署、管理、升級(jí)、自動(dòng)化，有利于網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的持續(xù)演進(jìn)和不斷創(chuàng)新。簡(jiǎn)言之，SDN/NFV完美地結(jié)合了快速、高效、基于分組的本地決策機(jī)制和整體的、基于流的集中控制決策機(jī)制。

7 SDN帶給運(yùn)營(yíng)商的5個(gè)核心價(jià)值

SDN對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言既是一次重大挑戰(zhàn)，又是一次難得的網(wǎng)絡(luò)變革機(jī)遇，歸納來(lái)看，至少有以下5個(gè)核心價(jià)值。

首先是SDN能顯著降低網(wǎng)絡(luò)成本。主要體現(xiàn)在降低運(yùn)營(yíng)和建設(shè)成本，這是因?yàn)榇蠓葴p少了設(shè)備的采購(gòu)、集成、互操作和運(yùn)維升級(jí)成本，還減少了硬件種類和數(shù)量及連帶的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。再有硬件IT化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化后，也可以顯著降低設(shè)備成本。其次體現(xiàn)在提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，因?yàn)镾DN具有跨網(wǎng)、跨層、跨域、跨技術(shù)和跨廠商的全局視野，有望最佳地利用全網(wǎng)資源，動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地按需分配資源。據(jù)初步估算，僅骨干傳送網(wǎng)引入SDN即可至少提高一倍網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

第二是有望增加業(yè)務(wù)收入。主要體現(xiàn)在可以加快新業(yè)務(wù)部署，無(wú)需涉及費(fèi)時(shí)耗力的硬件配置變化，靠軟件編程即可快速完成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化部署，快速推出新業(yè)務(wù)。其次體現(xiàn)在業(yè)務(wù)創(chuàng)新上，有了開放的標(biāo)準(zhǔn)接口、軟硬件解耦和軟件可編程后，為業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供了廣闊的想象空間，有可能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商多年來(lái)不斷討論卻從未實(shí)現(xiàn)過(guò)的夙愿。

第三是網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單。主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)硬件簡(jiǎn)化，硬件種類和數(shù)量可望大幅度減少，硬件被控制器屏蔽和抽象化以及模塊化后，運(yùn)營(yíng)商可以擺脫頻繁的硬件配置和升級(jí)工作。其次體現(xiàn)在軟件決定網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)功能上，SDN利用軟件編程就能很快決定網(wǎng)絡(luò)功能及其組網(wǎng)部署和參數(shù)設(shè)置，還有在管理和運(yùn)營(yíng)上集中控制也往往比分布式控制要簡(jiǎn)單。最后是性能多樣化，按照普適的8∶2原則，在實(shí)際應(yīng)用中80%的應(yīng)用無(wú)需所謂的電信級(jí)高質(zhì)量，20%高質(zhì)量業(yè)務(wù)到底需要什么樣的高質(zhì)量也是值得商榷的，人們根深蒂固的電信級(jí)性能的標(biāo)志性指標(biāo)就是業(yè)務(wù)保護(hù)倒換時(shí)間50 ms以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)5個(gè)9的可用性，源自何處？說(shuō)不清，道不明，老百姓不買這個(gè)賬，運(yùn)營(yíng)商自己也是包袱沉重、步履艱難。

第四是網(wǎng)絡(luò)靈活?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的基本要求就是足夠靈活。SDN為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了三重靈活性，即網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的靈活性、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)演進(jìn)的靈活性、業(yè)務(wù)創(chuàng)新的靈活性，有望實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用被動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)絡(luò)能夠主動(dòng)、快速、靈活適應(yīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的根本性轉(zhuǎn)變。僅就流量均衡而言，既可以按照負(fù)荷均衡，又可以按照業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向來(lái)均衡，還可以按照性能導(dǎo)向來(lái)均衡，十分靈活。其次是低風(fēng)險(xiǎn)部署，在快速多變的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)部署的風(fēng)險(xiǎn)也大大增加，而SDN允許在軟件測(cè)試環(huán)境下以較低的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)試驗(yàn)和部署網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)，規(guī)避了在大網(wǎng)上直接試驗(yàn)和商用部署的風(fēng)險(xiǎn)。

第五是網(wǎng)絡(luò)開放?；ヂ?lián)網(wǎng)最核心的精神就是開放。SDN開放架構(gòu)以激發(fā)創(chuàng)新為主要目標(biāo)，而開放的生態(tài)系統(tǒng)顯然更容易激發(fā)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的創(chuàng)新。其次，SDN也有助于建立更加豐富和扁平的生態(tài)鏈，電信業(yè)將主要由傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商和互聯(lián)網(wǎng)公司擴(kuò)展包括純軟件開發(fā)商、純IT廠商及芯片和器件開發(fā)商構(gòu)成。最后是規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)可以使運(yùn)營(yíng)商規(guī)避鎖定于單一供應(yīng)商的風(fēng)險(xiǎn)。這些年來(lái)的一系列開放軟件平臺(tái)，諸如萬(wàn)維網(wǎng)（WWW）、谷歌的Android、蘋果的iOS等，不僅本身取得了巨大的商業(yè)成功，而且為全球互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈的健康、茁壯成長(zhǎng)做出了巨大貢獻(xiàn)，相信SDN的開放創(chuàng)新平臺(tái)也一定能取得巨大的成功，還有可能解決當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的一系列固有缺陷。

8 SDN的應(yīng)用前景

SDN是一種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而其希望全面融入乃至最終可能替代或部分替代的電信網(wǎng)又是極其龐大復(fù)雜的全球性基礎(chǔ)設(shè)施，因而SDN的應(yīng)用必然是一個(gè)長(zhǎng)期逐步演進(jìn)的過(guò)程，與每家運(yùn)營(yíng)商所面臨的問(wèn)題和具體網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)而異，不可能有一個(gè)整齊劃一的演進(jìn)路徑。

一般而言，IDC和企業(yè)及校園局域網(wǎng)等場(chǎng)景是最佳的初始應(yīng)用場(chǎng)景。在這種場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不算大，SDN集中控制器的壓力較小，選路策略僅由一家企業(yè)決定，無(wú)利益沖突的障礙。特別是相對(duì)隔離的IDC場(chǎng)景，引入SDN后，可望有效解決現(xiàn)有IDC資源分散、利用率低、管理困難、新業(yè)務(wù)部署麻煩且時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)靈活選路、流量可管可控、可全局優(yōu)化，突破資源限制、提高帶寬利用率、實(shí)現(xiàn)跨IDC的業(yè)務(wù)自動(dòng)部署和統(tǒng)一管理以及多租戶靈活組網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的目標(biāo)。隨著IDC與現(xiàn)有公用網(wǎng)絡(luò)的日益融合，上述在IDC場(chǎng)景獲得的經(jīng)驗(yàn)也不難逐漸適配和應(yīng)用到公用網(wǎng)絡(luò)中。

將SDN應(yīng)用于公用網(wǎng)后，將面臨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、設(shè)備類型多、廠商多、利益主體多的復(fù)雜局面，控制器的轉(zhuǎn)發(fā)策略涉及的將不僅是軟件復(fù)雜性等技術(shù)問(wèn)題，更多的是不同主體商業(yè)利益的沖突和協(xié)調(diào)。因而SDN的應(yīng)用策略應(yīng)該既要考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)急需以及實(shí)施的難易程度，又要有長(zhǎng)期的戰(zhàn)略目標(biāo)和演進(jìn)策略支撐。

理論上，作為開放架構(gòu)的SDN可以適用于網(wǎng)絡(luò)的幾乎每一個(gè)領(lǐng)域，至少包括核心網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、承載網(wǎng)、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)、家庭網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行支撐系統(tǒng)（OSS）和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）等。即便同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域各自的應(yīng)用出發(fā)點(diǎn)和目的不盡相同，難以一一細(xì)述，但有一點(diǎn)共同之處是越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商開始認(rèn)識(shí)到SDN的戰(zhàn)略意義并開始在公用網(wǎng)絡(luò)的不同專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行試驗(yàn)和試商用，2015年將很有可能成為SDN在公用網(wǎng)中的商用化元年。

9 SDN的挑戰(zhàn)

SDN確實(shí)提供了十分美好的前景，但真正實(shí)施和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)將面臨很多現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。盡管電信業(yè)在過(guò)去也曾面臨過(guò)各種挑戰(zhàn)，但這次挑戰(zhàn)的性質(zhì)及其涉及的廣度和深度都是前所未有的。

首先是集中控制和管理的擴(kuò)展性、彈性和安全性挑戰(zhàn)。大型IDC有數(shù)千臺(tái)交換機(jī)和數(shù)萬(wàn)臺(tái)虛擬交換機(jī)，大型電信網(wǎng)有數(shù)百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。這樣大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的集中管理、配置、故障定位、彈性和安全性是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。其次是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)/接口/協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作挑戰(zhàn)。目前SDN的標(biāo)準(zhǔn)體系還不全，例如NFV的協(xié)同器功能、各層管理功能的分配、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型等都還沒(méi)有規(guī)定；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也太過(guò)寬泛，例如控制器架構(gòu)有多種、接口也不完全統(tǒng)一、容許多種模型/模板等。這些都將會(huì)延誤SDN/NFV的實(shí)施。第三是對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維體系、流程和人才的挑戰(zhàn)，這么多不同來(lái)源和不同版本的新老軟件、硬件、網(wǎng)管，怎樣采購(gòu)、集成、定位故障？怎樣使得公司的市場(chǎng)、規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)維和IT部門能夠協(xié)同一致，而非各行其是？這些已經(jīng)涉及企業(yè)體制、流程、文化和人才的挑戰(zhàn)，比純技術(shù)挑戰(zhàn)還難對(duì)付。第四是通用硬件的性能和可靠性挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)對(duì)芯片性能的要求高于計(jì)算，目前尚無(wú)完全符合OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)的芯片，使得通用硬件性能不能滿足高性能網(wǎng)元的要求，主要涉及流表容量、學(xué)習(xí)速度、轉(zhuǎn)發(fā)速率和時(shí)延性能不夠高。目前的通用硬件（如服務(wù)器）的可靠性也還達(dá)不到傳統(tǒng)電信級(jí)設(shè)備的可用性要求。第五是軟件的復(fù)雜性和有效性挑戰(zhàn)。SDN控制器需要為進(jìn)來(lái)的每一條流選擇一條數(shù)據(jù)通道，對(duì)于大型電信網(wǎng)極其復(fù)雜。

上述挑戰(zhàn)，特別是技術(shù)上的挑戰(zhàn)已經(jīng)有一些解決方案，例如近來(lái)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織提出的分層的控制器架構(gòu)就在相當(dāng)程度上化解了大型網(wǎng)絡(luò)所面臨的集中控制的困難和風(fēng)險(xiǎn)。但畢竟SDN是一個(gè)新生事物，需要足夠的時(shí)間和實(shí)踐來(lái)完善、充實(shí)和發(fā)展。既然互聯(lián)網(wǎng)的試錯(cuò)和迭代開發(fā)機(jī)制被認(rèn)為是其生命力之所在，那么對(duì)于SDN也同樣應(yīng)該有足夠的寬容心和積極的態(tài)度。此外，也需要切記對(duì)于SDN的完善和發(fā)展一定要避免陷入“高性能、高可靠、高成本”傳統(tǒng)電信思維，給一個(gè)生龍活虎的新技術(shù)加上不必要的沉重枷鎖。

10 SDN的戰(zhàn)略層面思考

綜上所述，SDN絕不是簡(jiǎn)單的狹義的OpenFlow協(xié)議，而是整個(gè)電信網(wǎng)的戰(zhàn)略性變革，需要從更高層面和更廣闊的背景上進(jìn)行理解和認(rèn)識(shí)。

首先，筆者認(rèn)為SDN是實(shí)現(xiàn)“去電信化”改造的重要突破方向，也是應(yīng)對(duì)量收差持續(xù)擴(kuò)大和OTT威脅的重要利器。事實(shí)上筆者對(duì)于SDN的興趣最初就是從降低成本和業(yè)務(wù)創(chuàng)新這兩個(gè)目標(biāo)開始的，而這恰好對(duì)于“去電信化”和量收差持續(xù)擴(kuò)大的困境提供了關(guān)鍵的突破方向。特別是，近來(lái)互聯(lián)網(wǎng)公司的一系列技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)大大降低了對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的依賴和要求，繼續(xù)堅(jiān)守“高性能、高可靠和高成本”的三高建網(wǎng)策略不僅毫無(wú)意義，而且只會(huì)進(jìn)一步擠壓運(yùn)營(yíng)商的生存空間。

其次，筆者認(rèn)為SDN是電信網(wǎng)的全局性、顛覆性變革，絕不限于數(shù)據(jù)網(wǎng)領(lǐng)域。簡(jiǎn)言之，SDN不僅涉及新的架構(gòu)、新的應(yīng)用、新的方法、新的生態(tài)系統(tǒng)、新的商業(yè)模式，而且滲透到網(wǎng)絡(luò)的幾乎每一部分。

第三，SDN是電信網(wǎng)實(shí)施體系架構(gòu)變革的抓手。多年來(lái)，盡管電信業(yè)在不斷學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的具體技術(shù)和方法，但在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上卻一直沿用軟硬件一體化的封閉架構(gòu)。顯然，這種進(jìn)展緩慢、昂貴、封閉的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與不斷創(chuàng)新、日益龐大的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的矛盾已經(jīng)難以調(diào)和，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行變革。

第四，SDN是ICT產(chǎn)業(yè)鏈重塑的重要機(jī)遇和挑戰(zhàn)。SDN涉及的領(lǐng)域已遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電信業(yè)的范圍，至少含運(yùn)營(yíng)商、電信設(shè)備商、互聯(lián)網(wǎng)公司、IT廠商、軟件開發(fā)商、芯片和器件廠商六大類，有望建立一個(gè)真正開放、更廣泛、更活躍、更健康的產(chǎn)業(yè)鏈，帶來(lái)ICT行業(yè)的新飛躍。

第五，SDN在電信網(wǎng)的應(yīng)用不可能一蹴而就，將與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期共存協(xié)同，逐步演進(jìn)。因而新老系統(tǒng)的軟件、硬件和網(wǎng)管的集成和平滑過(guò)渡將是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨任務(wù)，而且不僅面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，更多地將面臨公司的體制、流程、文化和人才的挑戰(zhàn)。

美國(guó)著名學(xué)者J·C·R·利克里德有一句名言：“人們總是高估在未來(lái)一年間可以做的事，而低估在未來(lái)5～10年可以做的事?！边@一觀察已經(jīng)為無(wú)數(shù)事實(shí)所驗(yàn)證，對(duì)于SDN也同樣要避免短視和功利，看到其深遠(yuǎn)、全局性、顛覆性的影響，因勢(shì)利導(dǎo)，早做準(zhǔn)備，迎接挑戰(zhàn)，擁抱未來(lái)。