软件定义网及网络功能虚拟化在无线网中应用

中国电信有限公司江苏分公司 操作维护中心 刘 菁

软件定义网及网络功能虚拟化在无线网中应用

中国电信有限公司江苏分公司 操作维护中心 刘 菁

网络快速发展促进网元普遍覆盖，无论是何种接入模式，都带来运营成本的增加。SDN（软件定义型网络）和NVF（网络功能虚拟化）是两种新型的网络架构，目的是通过虚拟化技术，运行在各网元如服务器、交换机、路由器、存储设备中，实现网元软硬件分离，实现控制平面和转发平面进行分离，实现可编程化控制。其商业价值，在于开通新业务的时间缩短、集中控制减少运维操作、业务调整时间缩短，总体降低运营成本。

软件定义型网络； 网络功能虚拟化； 无线

0 引言

在无线网络飞速发展的时代，密集站址部署带来海量的承载网元，网络规模急速增长，如何高效管理网络、控制运维成本的快速上升，如何加快业务创新响应速度并应对用户对业务质量的更高要求，如何解决为满足用户对带宽快速膨胀需求带来的网络效率提升问题，这些都已成为运营商面临的挑战。软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）正是应运而生，对传统IP网络架构优化的技术方案，带来促进业务创新与上市、部署和运维效率提升、网络传送效率提升、用户体验提升等诸多价值。

1 SDN及NVF的比较

SDN和NFV，两者既相互独立，又相辅相成。

SDN核心在于开放和可编程控制，网络自身的承载控制分离。而NFV关键诉求是基于标准的大容量服务器、存储和大容量以太网，以软件形式，远程自动部署在统一的基础设施上，强调的是电信产品虚拟化。两者解决的问题不同，设计的技术也不同，见表1。

表1 SDN与NVF对比

从运营商角度出发，SDN与NVF有着共同的目标：降低维护成本，提高利用率，加速新业务部署，打破传统IP网络技术，有效发挥整网效率。SDN与NVF相互协作，更好满足运营商在提升网络配置的灵活性、提高网络资源利用率、增强网络控制和加快响应速度方面的需求。

例如图1，NFV的业务编排通过SDN controller开放北向接口，控制虚拟网元之间的传输通信，使各虚拟网元协同工作。

2 SDN及NVF在无线网络中的应用

2.1 基于ONF标准的演进分组核心网

ONF（开放式网络标准制定组织）与NFV-EPC（演进分组核心网）不同，除了网元功能虚拟化，还增加了控制和转发分离，EPC控制面功能集中，通过OF-controller实现对转发面的控制，见图2。

OF-config协议是一种南向用于对SDN交换机进行远程配置和管理的协议，更好地对分散部署的SDN交换机实现集中化管控。

此架构与传统EPC相比：

1） 集中智能控制：控制面和数据面分离，控制面逻辑集中，基于网络状态全局视图做智能控制；

2） 可编程：可使网络自动配置，提供开放API（应用程序接口）给应用，促进网络功能创新；

3） 抽象：SDN上层应用抽象于的网络技术，SDN控制器抽象于网络设备，各层解耦。

2.2 基于SDN的移动性管理

移动网络中的GTP（通用无线分组业务隧道协议），是为了兼容原有的3GPP（第三代合作伙伴计划）标准，但是网络的发展引发这样一个矛盾：在大范围切换的时候，GGSN（网关通用无线分组业务支持节点）作为保证IP地址双向隧道切换的锚点，要求GGSN/PGW（分组数据网）部署位置越高越好，而Internet流量的激增又将促使将GGSN/PGW部署位置降低。

SDN可以有效解决这一问题。

SDN移动性管理的核心：通过SDN机制，通过动态策略控制非GTP的承载，根据业务、网络状态等对用户面进行灵活的转发和QoS（服务质量）控制，并使网络扁平化，降低用户面时延，消除GTP存在的问题，见图3。

2.3 SDN for Wi-Fi（无线保真）

SDN用于实现WLAN（无线局域网）和固网融合，在管理、策略上统一；对WLAN更加灵活的控制，适应业务动态变化。具体来说实现以下功能：

1） 固网和WLAN统一策略，提供一致的用户体验；

2） 构建智能校园网络，通过可编程适应各种商业应用的需求（安全、服务质量、流量控制等）；

3） 固网和WLAN统一管理，简化运维；

4） 更多Vendors，更多选择；

5） 简化网络部署，降低总费用。

2.4 NVF在Cloud RAN中的应用

Cloud RAN〔也被称为C-RAN（无线接入网）和Centralized-RAN〕是用于未来移动网络基础结构的一种新型蜂窝网络架构，是一种由高密度基站连接大量分布式远端射频单元的网络。它使用虚拟化技术和软件定义无线电网络框架实现从有线网络向基带池资源的转变。

NVF为RAN云化之后工程期提供自动化部署和运维期的弹性调度等必备能力，可以应用在以下几方面：

1） LTE（长期演进）RAN架构演进到集中式的BBU（基带处理单元）pool，可共享基带，大幅降低无线接入网络的能耗和TCO，并且可以通过协作式无线电大幅提升无线网络性能，见图4。

2） 虚拟化RAN。基带、MAC（媒体接入控制）、RLC（无线链路控制）、PDCP（分组数据汇聚协议）、RRC（无线资源控制）都虚拟化，实现网元软硬件分离，减少网络硬件盒子数量。

3 结束语