SDN+NFV环境下运营商网络变革与业务创新

黄倚霄

摘要：软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）是当前新型网络技术发展的热点，对运营商网络产生了巨大的影响，加强对SDN+NFV环境下运营商网络变革与业务创新的研究显得十分迫切。文章分析了在SDN+NFV环境下运营商网络发生的变革与由此带来的业务创新。

关键词：运营商；网络变革；SDN+NFV；业务创新；新型网络技术 文献标识码：A

中图分类号：F626 文章编号：1009-2374（2017）03-0030-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.013

当前SDN+NFV技术的应用越来越广泛，在这一环境下，运营商网络将面临着怎样使其与当前的网络进行有效融合等问题，而且原有的网络发生了根本性变化，并对网络业务类型、业务量、业务深度都有了新的要求，因此加强对SDN+NFV环境下运营商网络变革与业务创新的研究显得十分迫切。

1 当前的运营商网络构架与业务模式

当前的运营商网络有着自己的特点，用户接入层的用户终端设备CPE被各类用户接入的第一跳设备，它的控制权掌握在用户手中，而且可以说它是流量的第一入口，但是它的弊端在于功能较少，对其进行升级维护时程序繁杂，需要时间较长，而且无法与用户的不同需求相适应。对于业务接入层来说，它有专门的业务接入设备，例如宽带用户业务BAS、专线业务SR，这些设备是不同厂家生产的，这方面的设备专业性强，而且生产厂家很多。网络构架具有层次性，互联网数据中心增量流量绕行，此外设备冗余备份而且缺乏灵活性。

当前的网络运营商的网络构架以及设备形态都在一定程度上导致了其业务上的一些特点，大多都在带宽线路的提供上，在进行业务创新时，没有办法像互联网公司一样进行快速部署。究其原因，首先，用户接入和业务接入设备都是专门的，而且生产厂家很多，如果部署新业务，所有生产厂家都需要在旧有软件的基础上，研发新的版本，加之互联网技术发展迅速、业务更新快，旧有的业务开发模式已经不能适应当前的需要；其次，用户接入入口CPE，已经不能只满足用户接入就行，而且要满足各类用户安全保护、流量控制的需要，旧有的CPE是不能做到的；最后，如果当前所使用的设备发生故障，很可能会因为其整体调度能力较弱以及纷繁复杂的升级维护程序、没有先进的自动化手段以及基础等问题而无法解决。除此之外，当前网络运营商的网络速度依然提高，流量费用也相对较高，网络服务的虚拟化能力缺失，网络利用率和服务质量之间的矛盾以及新技术引入的周期比较长都是所面臨的实际问题。

总之，当前运营商网络的构架缺乏一定的稳定性，进行业务创新以及网络维护时缺乏一定的灵活性，而在当前SDN+NFV环境下，这些问题的解决有了一定的依托。

2 SDN+NFV的特点及其影响

SDN+NFV的特点主要如下：一是，设备更加符合相应的标准，软件由功能的单一性变得更加灵活；二是，SDN+NFV的控制与转发相分离，流量也可以根据需要有针对性地进行调度。对于SDN以及NFV来说，两者既存在联系，也存在差别，其中NFV技术的特点体现为在运营商城域网的依托已经变为标准化的设备和软件，而自定义用户流量转发等方面则把SDN技术的特点深切体现

出来。

当前网络业务类型以及业务量发生了重要变革，在SDN+NFV技术可以有效满足这一变化发展的需要。旧有的话音业务流量波动性小，且具有一定的稳定性，在当前新的业务形态下，数据流量增长迅速，网络局部负荷重，传统网络无法承受这样的重负，服务器、路由器等虚拟化面临着新的挑战。而虚拟化的SDN+NFV可以使新的大中型数据中心全局视图集中控制算法得以确立，对于突发流量时网络资源的数量等问题都将得到有效解决。SDN+NFV还促进了网络的新的特征的形成。例如业务的深度开放性，软件集成和模块化的可选插件，可以对很多台设备同时进行优化管控等。

SDN+NFV的影响首先体现在运营上网络构架与维护上。在SDN+NFV环境下，可以通过标准的硬件设备，例如x86，同时与软件相结合用以替换旧有的专业设备，对于CPE、BRAS以及SR设备来说都可以通过这种方式进行替换，这使硬软件相剥离，那些标准化设备，运营商应该按照相关的要求，在相同的硬件上运用各种软件，这样硬件投资的复用度也得到很大增强。从图1我们可以看出，因为标准化设备和软件的融合，在一定程度上使得相关设备云化拥有了良好的条件，而控制、转发两者的分离，也促进了过去单一的用户流量转发向灵活性转变，传统的网络构架也受到挑战，发生了一定变化，统一云资源池的创建，改变了单一的用户流量接入和业务托送，还增强了冗余性、灵活性，对于网络构架来说，由树状转变成形状。利用VXLAN技术，可以辨别出各个业务的具体流量，从而实现了各个流量传输到相应的云资源池内。SDN+NFV环境下，标准化的硬件也促进了维护升级程序的复杂性以及所需成本的下降。

已有的网络通常是层次化枝状架构，通过接入层对所有业务类型流量处理，SDN+NFV环境下的网络构架呈现为星形构架，例如在进行流量转发时，用户首先接入设备创建VXLAN，然后通过POP汇聚点，按照业务类型，把适量的流量传输到与之相符合vCPE资源池内，以此把有针对性的服务提供给用户。以用户的业务需求为依据进行业务编排，把相对应的策略提供给控制层，进而其再选择相适应的方式对流量进行转发。在各个虚拟化设备的作用下，相应的业务会再次回归到POP汇聚节点。对于CDN、IDC这两个节点来说，它们所提供内容是通过与POP汇聚节点的结合进行的。其中业务编排层把API供给第三方开发商，而大多业务汇聚POP则是这个网络的最重要的依据；其次，SDN+NFV背景下，新业务推广也受到重要影响。在这一背景下，硬软件的硬耦合替换了松耦合，在进行新业务推广时，已经没必要全网升级当前网络中的设备，而且使新业务的部署得到很大增强。对于用户接入设备CPE来说，其被虚拟化，在NFV技术下，vCPE被集中部署起来，利用SDN技术，使得根据业务流量决定业务服务链以及用户流量分业务的灵活调度都得以进行。这一背景还促进了向第三方提供的接口更具灵活性，面对有不同需求的用户，会寻找有力的合作者一起进行软件的开发，而不是像过去那样只靠运营商和设备厂家来进行开发，这样一来就会有越来越多的开发厂商投入到软件的开发中去，也更易于获得客户的认可。

总之，SDN+NFV背景下，运营商的网络及其网络运营模式都会发生根本性变化。

3 SDN+NFV设备与传统设备

当前，虽然vCPE/vBAS设备在一定程度上适应传统设备的功能，但是在支持个别特色业务上，还需要一定的提高。当前的vCPE/vBAS设备依然不能与专用路由器相比，究其原因，专用路由器功能的发挥是依靠与之相应的硬件芯片来进行的，然而标准化服务其与软件相结合是通用性设备，目前在容量方面，还不符合专用设备的性能指标。当前的设备还没有达到大规模用户的相关性能指标。在SDN+NFV背景下，其相关的设备是已有传统路由器的重要补充，它们发挥着各自的优势，长期并存会是一个必然的趋势。

4 运营商SDN+NFV前景展望

未来通信4.0是以NFV/SDN为基础构建的新型通信网络架构，其核心特征体现在敏捷化、开放化和软件化（虚拟化）。所谓敏捷化是其内在特征，可以实现快速的网络升级部署，提升市场响应速度。其外在表现为开放性，为运营商网络能力开放提供便利性，丰富了通信产业链。最核心的特征为软件化，使得电信业务由复杂的软硬一体化设备变为通用硬件上的软件功能，开发门槛大幅降低，开发集成与部署的速度明显加快。

NFV的未来规划方面，网络功能全部虚拟化，由NFV编排平台编排的长期演进方案。VNF完全由VNFM管理，在过渡阶段，仍然需要EMS连接到每个VNF来协助VNFM管理VNF。而OSS和BSS仍然会维持其全局管控的角色，总体如图2所示：

SDN在网管规划方面的定位，以IP流量调度网管规划为例，与传统架构相比较将发生变化。在SDN架构下，将由统一编排协同器协同多域间的服务请求，实现端到端业务路径的全局自动化计算和管理。在混合型网络环境下，编排器可能面临跨厂家、跨行政地理、跨网络层次等多域资源的调度和编排；在纯SDN网络环境下，设备及控制器的厂家信息会弱化，相对更多是面临跨行政地理、跨网络层次等多域资源的调度和编排。控制器通过下发流表项、路由表项、ACL等方式控制域内的资源，并对应用及编排层开放资源的路由等功能。

5 推进SDN+NFV发展的有效建议

首先，对SDN+NFV的切入點进行有效发展，从需求紧迫以及容易演进来着手。SDN可以通过数据中心、云计算与网络路由控制相融合的方式变为先期方向，待有成果之后，可以向家庭网络、移动网络等拓展。NFV可以在网元级、网络垂直级等环境中先行发展，之后再向专网、移动回传网等拓展。利用OpenStack的电信运营商可以把一些用户当前热切需求的增值业务提供出来，例如虚拟网络等，从而解除运营商长期处于智能管道位置的现象。整个过程中，尤其要注重相关协议及标准与芯片制造之间的关系；其次，“SDN+NFV+OpenFlow+OpenStack”是当前促进SDN+NFV技术发展的最有效措施。具体来说，要以运营商的需求为依据，利用SDN+NFV的综合互补措施，OpenFlow协议以及OpenStack云平台等，组成网络全方位、智能化的新型网络。SDN技术发展过程中，转发控制分离依次进行有效开发的接口分别是南向、北向、东西向，具体进行分布实施还是同步实施要根据实际情况来确定；再次，采取坚持开放策略，避免市场垄断性技术锁定，从而创造有利的市场条件，使越来越多的厂家进驻到SDN+NFV领域，尤其是一些软件企业，对于一些主流技术，促进整个产业链每个环节的发展；最后，对于当前技术上以及市场环境所面临的问题要给予认真研究。例如电信运营商在SDN+NFV环境下，通过叠加还是全新创建的方式来进行，对于跨运营商数据中心全景视图以及管控转发的主体是谁，对于SDN来说，怎样有效解决安全上的作弊问题，在当前主流技术形成过程中，怎样避免厂家锁定等。

虽然当前的SDN+NFV技术发展迅猛，但对其认知还存在一定偏差，为此我们需要加强对其研究和认识，使在这一新的环境下，运营商网络发生有效变革，业务获得一定创新，从而促进运营商网络的发展。

6 结语

随着SDN+NFV技术的发展，运营商网络必将发生重大变革，而且会使其业务创新拥有更多的机会。SDN+NFV设备与传统设备都有着各自的优点和缺点，因此它们将在很长一段时间内共存，在标准化设备能力不断增强，成本逐渐降低的新形势下，SDN+NFV设备的灵活性将日益凸显，它在网络中所占的比重也会相应增加。其中灵活的业务编排系统等会把越来越多个性化功能提供给用户，尽管SDN+NFV设备的功能还有待完善，但依然无法否定其广阔的前景和未来。

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（责任编辑：蒋建华）