對(duì)SDN/NFV的核心網(wǎng)演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的探討

石宇

【摘要】 在長(zhǎng)期實(shí)踐過程中，在核心網(wǎng)中引入NFV與SDN技術(shù)，與此同時(shí)，基于核心網(wǎng)虛擬化，深入研究分組域網(wǎng)關(guān)控制轉(zhuǎn)發(fā)分離和以ServiceChaining為基礎(chǔ)的即插即拔增值業(yè)務(wù)，還有復(fù)雜流等處理平臺(tái)，最終得出結(jié)論，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建以SDN/NFV為重要基礎(chǔ)的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】 SDN/NFV 核心網(wǎng)演進(jìn) 關(guān)鍵技術(shù)

NFV是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的簡(jiǎn)稱，而SDN是軟件定義網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，兩者都是IT領(lǐng)域中最流行的熱點(diǎn)技術(shù)。在這兩種技術(shù)出現(xiàn)并應(yīng)用以來，核心網(wǎng)架構(gòu)隨之演進(jìn)，因此，必須要重視NFV與SDN技術(shù)在核心網(wǎng)長(zhǎng)期架構(gòu)演進(jìn)方面產(chǎn)生的影響。

一、核心網(wǎng)虛擬化概述

針對(duì)虛擬化的核心網(wǎng)網(wǎng)元功能，一定要考慮兩部分影響，具體表現(xiàn)在網(wǎng)元性質(zhì)與網(wǎng)元部署位置。而正是這兩部分，對(duì)核心網(wǎng)虛擬化所采用的架構(gòu)形式和部署順序產(chǎn)生了直接的影響。在控制面功能網(wǎng)元方面，計(jì)算資源十分關(guān)鍵，而且絕大部分已經(jīng)在x86架構(gòu)當(dāng)中部署完成，所以，其虛擬化的部署條件已經(jīng)具備。但是，數(shù)據(jù)面的功能網(wǎng)元，必須要具備高轉(zhuǎn)發(fā)的能力，而當(dāng)下主要應(yīng)用的是以專用轉(zhuǎn)發(fā)芯片為基礎(chǔ)，只能夠在傳統(tǒng)x86通用服務(wù)器當(dāng)中部署數(shù)據(jù)面虛擬化，在這種情況下，性能則無(wú)法滿足專用轉(zhuǎn)發(fā)芯片所提出的要求[1]。即便NFV白皮書中已經(jīng)明確指出數(shù)據(jù)面與控制面的功能能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬化，然而，始終是需要區(qū)別分析的。

而對(duì)于IMS網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)元IT化的程度相對(duì)較高，而且接口也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)IP化。與此同時(shí)，其硬件的基礎(chǔ)就是刀片服務(wù)器。只有媒體轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備不同，必須要將其部署于地級(jí)市，而其他控制網(wǎng)元?jiǎng)t可以采用集中部署的方式。為此，IMS虛擬化產(chǎn)品被優(yōu)先推出?，F(xiàn)階段，以中國(guó)聯(lián)通為例，將省與大區(qū)作為基本單位，對(duì)IMS進(jìn)行了集中部署，已經(jīng)具備了落實(shí)虛擬化的條件。在未來發(fā)展過程中，IMS的擴(kuò)容與升級(jí)也可以借鑒虛擬化手段。

二、分組域網(wǎng)關(guān)控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面分離的架構(gòu)

由2G/3G分組域發(fā)展至LTE分組域結(jié)構(gòu)，這已經(jīng)充分證明了一次控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)分離，概括來講就是移動(dòng)性管理在控制轉(zhuǎn)發(fā)方面分離。EPC是LTE分組域的簡(jiǎn)稱，已經(jīng)將其原有集中于SGSN當(dāng)中的部分移動(dòng)性管理功能抽取出來，并在獨(dú)立網(wǎng)元MME當(dāng)中落實(shí)。而在EPC當(dāng)中，網(wǎng)元MME具備處理信令面的功能，而網(wǎng)元SGW和網(wǎng)元PGW則需要對(duì)用戶面的數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行負(fù)責(zé)并處理。與此同時(shí)，EPC的移動(dòng)性管理架構(gòu)增強(qiáng)了分組核心網(wǎng)架構(gòu)的清晰程度，確保控制面的分工明確性更加明顯。然而，站在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)角度分析，分組域在控制轉(zhuǎn)發(fā)分離方面并不到位。因?yàn)橐苿?dòng)數(shù)據(jù)面必須要具備移動(dòng)性錨定，所以，必須要將PGW與SGW全部保留下來。然而，受移動(dòng)性影響，數(shù)據(jù)在終端至出口網(wǎng)關(guān)整個(gè)過程，并非采用了三層路由的方式，相反則是利用了GTP隧道這一途徑，實(shí)現(xiàn)了逐段傳送。即便xGW中不具備移動(dòng)性管理控制面的相關(guān)功能，但是卻具備了GTP控制面已經(jīng)具備的功能。

三、以SDN/NFV為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)演進(jìn)解構(gòu)

在現(xiàn)網(wǎng)中，核心網(wǎng)設(shè)備必須要根據(jù)其功能領(lǐng)域的不同來進(jìn)行部署。其中，圖一表示了現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)邏輯拓?fù)鋬?nèi)容。在這一邏輯拓?fù)洚?dāng)中，各增值業(yè)務(wù)處理平臺(tái)都是獨(dú)立域。而站在物理部署的角度分析，采取分散部署方式的現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)平面結(jié)構(gòu)，具體的原因可以劃分成兩個(gè)部分[2]。

在水平面之上，網(wǎng)關(guān)類型的設(shè)備，其控制轉(zhuǎn)發(fā)緊耦合。而在垂直面之上，設(shè)備功能的軟件以及硬件也是緊耦合。即便控制面屬于相對(duì)概念，但是，IMS與SIP信令于業(yè)務(wù)而言卻始終屬于控制面的數(shù)據(jù)，但是相對(duì)于EPC而言，則屬于轉(zhuǎn)發(fā)面的數(shù)據(jù)?？傮w而言，控制面存在共同的樹型，也就是說，控制面網(wǎng)元能夠被人為是自身不存在亦或是不啟用三層路由的轉(zhuǎn)發(fā)功能，所以是產(chǎn)生或者是終結(jié)數(shù)據(jù)流的節(jié)點(diǎn)，并非是轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點(diǎn)。即便網(wǎng)絡(luò)域存在差異，而控制面網(wǎng)元間也存在差異，但是卻始終能夠?qū)崿F(xiàn)集中部署的目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，文章主要針對(duì)NFV與SDN技術(shù)對(duì)核心網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)進(jìn)行了深入地研究，并且在核心網(wǎng)中合理地引入這兩種技術(shù)，針對(duì)多個(gè)處理平臺(tái)予以研討，提出了以NFV與SDN技術(shù)為重要基礎(chǔ)的核心網(wǎng)演進(jìn)結(jié)構(gòu)。而這一架構(gòu)的組建能夠有效地拓展核心網(wǎng)，比較典型的就是轉(zhuǎn)發(fā)面的設(shè)備部署更加靈活，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)予以合理地調(diào)整。在這種情況下，核心網(wǎng)將逐漸向著全I(xiàn)P的架構(gòu)發(fā)展，并且具備平滑演進(jìn)的能力。由此可見，基于NFV/SDN的核心網(wǎng)演進(jìn)具有理想的發(fā)展前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 薛淼，符剛，朱斌等.基于SDN/NFV的核心網(wǎng)演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2014（3）：16-22.

[2] 李德忠，劉冰洋，王楠等.關(guān)于SDN/NFV技術(shù)在EPC演進(jìn)中具體作用的討論

[3].中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集.2015：190-195.