淺析SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用

帥知春

（廣東東軟學(xué)院，佛山 528225）

SDN即軟件定義網(wǎng)絡(luò)的縮寫，這是Emulex網(wǎng)絡(luò)一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)；NFV是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，通過使用X86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)來承載很多功能的軟件處理。這兩者都是通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中必不可少的組成部分。不過，迫于網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)高速增長的壓力，移動用戶的爆炸式增長，數(shù)據(jù)傳輸速率的幾何級數(shù)式增長需求等問題，對5G技術(shù)提出了更好的要求，因此，5G技術(shù)將面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

1 SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用分析

1.1 對網(wǎng)元功能進(jìn)行分解

SDN和NFV應(yīng)用于5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之中，通過無線網(wǎng)絡(luò)的分片，進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)配。若遇到網(wǎng)絡(luò)容量劇增的情況，將可以利用SDN控制器和NFV把預(yù)先設(shè)置的規(guī)則下發(fā)給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而分散資源和傳輸網(wǎng)的擁擠情況，減少因網(wǎng)絡(luò)容量需求的急劇增長影響網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的問題出現(xiàn)。因此，SDN和NFV技術(shù)在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的核心作用在于能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)軟件與硬件進(jìn)行分解，將網(wǎng)元設(shè)備中的各種功能從專有硬件之中分離出來，仍保留其轉(zhuǎn)發(fā)功能，進(jìn)而促進(jìn)移動通信網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置

1.2 網(wǎng)絡(luò)功能加以抽象化

SDN和NFV應(yīng)用于5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之中，通過網(wǎng)絡(luò)功能抽象，將使網(wǎng)絡(luò)功能更具模塊化和組件化，網(wǎng)絡(luò)各功能模塊之間將采取開放的API接口，按照標(biāo)準(zhǔn)加以重新組織，進(jìn)一步以全網(wǎng)的視圖構(gòu)成新的網(wǎng)元功能?；赟DN和NFV技術(shù)形成的5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其主要是由基站、控制器層、用戶以及網(wǎng)絡(luò)控制器層構(gòu)成的，另外還將基站的無線資源加以虛擬切片，建立相應(yīng)的服務(wù)鏈，對無線資源進(jìn)行有效的管理。并通過基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器、存儲以及交換設(shè)備，將通信網(wǎng)絡(luò)私有專用網(wǎng)元設(shè)備替換掉，實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署。

1.3 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)

5G時(shí)代的移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不再局限于傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的束縛，其將利用虛擬化技術(shù)來進(jìn)行分析，充分地發(fā)揮出SDN和NFV 技術(shù)的優(yōu)勢，它將采用模塊化的功能組件和開放的API接口對移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活地組合，并對其架構(gòu)加以快速重構(gòu)，這樣重構(gòu)的方式不僅能組合可用的網(wǎng)絡(luò)功能，還能減少冗余的網(wǎng)絡(luò)功能。而且促進(jìn)一個(gè)空口和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，達(dá)到獨(dú)立發(fā)展的狀態(tài)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)速100M，峰值100G以及流量密度提高100倍的目標(biāo)。因此，基于SDN和NFV技術(shù)，通過模塊化功能視圖加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。

2 SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與原理及其需求分析

2.1 5G技術(shù)的發(fā)展與需求

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，傳統(tǒng)電信運(yùn)營商的語音、短信等業(yè)務(wù)被各類互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷地沖擊和侵蝕，移動運(yùn)營商采取相應(yīng)的改進(jìn)措施對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)加以升級和創(chuàng)新，而SDN和NFV技術(shù)的應(yīng)用就是其發(fā)展的重要成果。在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的背景下，其大量的數(shù)據(jù)交互、用戶使用等情況都是5G移動通信網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中需要攻克的技術(shù)難題的導(dǎo)因之一。實(shí)現(xiàn)高度的網(wǎng)絡(luò)自動化與動態(tài)重新配置，更加高效的進(jìn)行快速部署新服務(wù)，能夠更加有實(shí)效的形成對5G網(wǎng)絡(luò)的要求，同時(shí)在用戶量逐漸增多的情況下，控制平面與用戶平面實(shí)現(xiàn)獨(dú)立部署與運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)功能的模塊化、物理功能的具體實(shí)現(xiàn)都是5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在發(fā)展過程中需求。

2.2 SDN和NFV的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理

SDN和NFV作為5G移動通信核心網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，在技術(shù)上，兩大主流技術(shù)具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，能夠盡可能的相互配合，在必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)相對獨(dú)立性，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化脫離SDN靈性部署的情況。為了進(jìn)一步提升5G移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入快速部署能力，把SDN與NFV兩大5G移動通信核心網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。無線資源的優(yōu)化通過無線網(wǎng)絡(luò)化的控制器進(jìn)行直接操作，在明確兩者的主要功能上，SDN技術(shù)主要體現(xiàn)在控制器所部署的數(shù)據(jù)中心，對其主要功能為實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)控制，NFV技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能軟件化、模塊化的核心前提，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用了SDN控制和分離的功能，在網(wǎng)絡(luò)部署的效率、傳輸性能等方面都做到了互相操作性，同時(shí)，在與NFV相互配合下，在降低網(wǎng)絡(luò)容量、減輕運(yùn)營管理流程的目的存在一致性，從而實(shí)現(xiàn)了兩種技術(shù)相互融合的應(yīng)用在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。

2.3 SDN和NVF能夠滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需求

SDN和NFV都是應(yīng)用于5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的重要保障，網(wǎng)絡(luò)用戶的大量增多，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及使用流量也隨之大量增加，在網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行中對其效率、資源管理等多個(gè)方面都有了新的需求與新的難題。而5G移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等諸多信息技術(shù)為一體的綜合性網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)功能上有高于4G的高效率傳輸、擴(kuò)展延伸性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。SDN和NVF部署在5G移動通信的核心網(wǎng)絡(luò)中，在搭建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況充分的滿足了5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求。如，高效、快捷的進(jìn)入快速部署新服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高度的網(wǎng)絡(luò)自動化和動態(tài)重新配置；在控制平面與用戶平面兩方面，可以更好的推動其進(jìn)行分隔，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立部署的重要支撐；在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計(jì)方面，滿足了5G移動通信網(wǎng)絡(luò)將物理實(shí)體轉(zhuǎn)向物理功能的要求，讓網(wǎng)絡(luò)功能更加的軟件化、模塊化，從而按需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源與服務(wù)的調(diào)配與優(yōu)化等多方面的需求。

3 結(jié)束語

綜上所述，自SDN和NFV出現(xiàn)至今，對二者的研究和應(yīng)用得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，充分利用SDN和NFV技術(shù)來促進(jìn)5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)成為未來通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要潮流。SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用，這不僅是通信領(lǐng)域的一大創(chuàng)新點(diǎn)，也使得我國戰(zhàn)略發(fā)展得到有效的保障。