SDN/NFV技术对电信网络架构意义及有关技术探讨

◆房梽斅 吕辉

SDN/NFV技术对电信网络架构意义及有关技术探讨

◆房梽斅 吕辉

（中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司 北京 100089）

随着电信网络虚拟化建设愈发深入，电信运营者迎来良好的发展机遇，同时也面临一系列挑战难题，怎样推动SDN/NFV新型网络快速转型，成为电信运营者首要思考的课题之一。为了促进网络运维水平的提升，控制网络运维的经济成本，增强电气运营者的综合竞争实力，本文从SDN/NFV技术对于电信网络架构的意义价值层面展开分析，强调电信云通过运用虚拟技术、云计算技术等手段，构建云网融合场景，借助SDN/NFV技术手段，根据电信云网络的基本特征，形成资源全面调度、功能开放、容量弹性良好、结构灵活多变的云化平台系统；电信云离不开自动化网络功能的作用支撑，这也是形成云化平台系统的核心技术手段，确保运营者网络在云化运行中，实现不同网元间的自动优化、运维整合、安全防护，以期为运营者分析电信网络虚拟化方案提供更多的参考依据，促进网络软化与云化的快速发展。

SDN技术；NFV技术；电信网络架构

随着科学技术不断创新发展，现阶段电信运营商网络主要以各项专业网架构基本IT与平台系统，在核心网络的支持下，转变成融合垂直架构式发展方向，因该架构形式具有一定的封闭性特点，网络功能、业务功能的耦合性显著，网络基础设备结合分布式管控形式，品种类型的多样性，使其缺少相同标准的整体性网络视图。同时，遵循封闭网络架构的基本特征，能够符合固有电信号将网络作为核心业务的形式，也可支持目前网络和业务领域的基本要求；但是，基本要求和新型业务领域中，互联网机制不断发展，难以配合网络实现自主配合业务的根本发展趋势。

1 SDN/NFV技术对于电信网络架构的意义价值

SDN作为网络架构的创新与变革具体体现，主要立足于网络云背景下，对网络架构重新定义，利用转发与管控分离，实现网络虚拟化建设，并把整体网络当成一个资源池，对其展开协调调度，强化用户体验感，提升网络利用效率，同时实现API开放，支持流量经营[1]。

NFV作为业务使能的创新与变革的直接表现，主要围绕设备云化，对设备基础架构进行重新定义，利用软件与硬件解耦，展现网络功能具有虚拟化特性，利用硬件资源池，根据业务量的量变自动伸缩情况，优化硬件运用效果与高效安排能力。实际而言，SDN/NFV技术特征与影响具体体现在以下几点：

（1）利用集中管控，促进网络智能发展

利用分离技术手段，实现SDN控制器装置应用和转发设备管控界面的有效分离，形成转发界面与管控界面的独立操控，建构成拥有SDN控制器设备可管控诸多转发设备的集中式管控形式。只有在此条件下，才能优化基础设备的核心要求，将网络“核心”转变成集中设置的控制器设备之中，促进智能化操控系统的发展[2]。

（2）利用硬件设施的适应性，实现设备形态标准

现阶段，NFV发展愈发成熟完善，可使网络硬件设备的适应性得到良好改进，在网络运行中，会弥补各种类型硬件设备的缺陷与不足，例如BRAS、SR、MME等设施在日后发展中，势必会被“系统化、标准化硬件平台联合专用号软件”所代替，有效控制设施的经济成本支出，满足网络配备的基本要求，提高资源的整合利用率。

（3）提高开放编程的水平，促进第三者应用

SDN技术的应用，可实现转发界面协调和应用接口开放的效果，促使转发界面可通过SDN控制器设备对转发设备的核心配备、转发行为进行管控，应用接口开放，使运营者或使用APP可以结合自身的实际需求，适当增添业务或删减业务，准许用户展开相关制定研发。

转发界面协调与应用接口开放，进一步优化网络纵向功能，改善编程开放性效果，符合不同的用户实际要求，提高用户的实践体验感，促进第三者的广泛应用[3]。除此之外，引用SDN/NFV技术，网络会拥有全局视图、全局优化的功能，还具备十分灵活的业务布置、快速业务优化功能，使网络智能化管控与业务自动化安排能力不断升高，可以有效解决目前电信网络面临的扩展性问题、开放性问题以及集约化问题。

2 SDN/NFV技术对电信网络架构的技术分析

针对目前电信运营者来讲，SDN/NFB技术手段对整体网络架构起到不可忽视的作用，但是也不能在新颖的网络技术上引用与布置，应该对当前网存量的实际特性、根本需求加以考量。具体来讲，在IP网、传输网络、IDC等环境之中，SDN/NFV技术有着显著的应用价值。

（1）IP网技术手段

现阶段，IP网络虽然容量较为可观，扁平化特征显著，但是针对流量的调度与应用，缺乏相应的灵敏性特点，导致网络延伸性受其限制，无法对使用需求展开快速反应。IP网络技术通常应用IGPMetric和BGP形式，实现流量的调度，由于IGPMetric形式容易一着不慎满盘皆输，没有良好的全局视图功能，而BGP模式管理控制难度较大，无法大面积应用[4]。

因此，针对SDN技术，对转发设施加以优化，促使当前拥有的路由器平台系统在分布式路由协调的基本条件下，应用南向接口调节处理，将路由器设施的复杂性降低，可以达到灵活管控与灵敏转发的效果。详情见图1所示。

图1 IP网技术手段

然而，针对IP城域网面临业务功能和网络基础设备功能存在一定的问题，由于部分基础设施功能设计较为复杂多变，安排和维修工作难度较大，譬如层次化QoS的应用等。另外，基础设备功能升级优化有着一定的难度，使新业务高效安排受到不良影响。

基于此，在城市区域网建设中，加强智能边缘虚拟化的应用，BRAS/SR/MSE应用统一的服务器设备，降低对硬件设备的要求；业务功能应用形式软件系统，达到新业务功能即可不需要借助物理硬件设备，也可进行优化升级，实现快速安排。根据业务链技术手段，还可强化网络智能化建设效果，使业务自动化安排优化效率不断提升，弥补传统模式应用的不足。

（2）传输网络技术方式

现阶段，对于传输网络一般应用静态网络控制调整形式，同时和所承担的运用功能、用户网络处于分离状态，难以满足日益增长的动态化业务需求，譬如对于功能业务发展形成的临时大宽带要求，应结合实际需求，提高开通、整合、拆除电路连接的效率，提升综合水平。目前，开设传输专线项目，通常需要利用数周或数月的时间，然而针对专线业务合同服务时间期限要求通常为几个月、甚至是几年[5]。为了促进动态化网络业务经营形式不断发展，应该在短短几分钟，甚至几秒内即可完成业务开通，强化工作效率的同时，还要管控经济成本，用户申请和配备网络宽带等实际特征，应尽量避免或降低人为因素的干预影响。

鉴于此，利用SDN技术手段的开放性、集中管控的作用优势，可以有效管控跨厂商、跨区域组网环境，并利用北向API接口的标准化、开放化技术手段，进行传送网络中，设置众多新型项目业务，譬如虚拟传送网络业务、宽带根据需要点拨业务、用户自动化渠道选取等。应用开放式API接口方式，传送网络还可掌握用户实际的动态业务要求，如宽带、区域位置等；传输SDN控制器设备根据这些业务的信息资源，做好服务响应工作，强化网络资源的利用效率。详情如图2所示。

图2 传输网技术手段示意图

（3）IDC网络

当前，IDC网络难以符合云计算调度与信息共享的实际要求，具体体现在以下几个方面：其一，云资源池中，网络设施较多，且网络的复杂化特点显著，针对复杂的点对点手工化配置方式，容易对用户要求反应效率产生不利影响；其二，网络拓扑难以直观体现，特别对于租户网络系统和总体云资源网络，无法达到完善的对应关系，导致运维难度进一步升高；其三，难以适应多元租户的环境，租户与租户间隔离难度进一步升高，网络资源难以实现合理调度与共享，尤其针对跨云数据中心的组网，调度难度进一步增加；其四，无法满足不同租户对网络流量、安全管理的根本要求，资源池网络无法掌握动态化租户的基本需求，导致资源过度浪费。

基于此，SDN技术的合理应用，合理强化IDC网络措施的统一配置与资源调度的灵活性。不但可以利用SDN控制器设施，感知IDC链路带宽利用效率，对IDC内部与外部流量分布状况加以采集分析，利用标准的计算形式，调配与优化可用链路，形成转发路径下发到数据中心，转发至设备之中，以此提高链路宽带资源的应用效率[6]；除此之外，在虚拟机器迁移中，SDN控制器设备，可以了解与掌握虚拟机迁移前与钱以后的实际位置，将源交换机设备转移到目的交换机之中，为跨DB大二层网络提供便利条件，实现网络措施的实时转移。

（4）IMS网络技术

当前在IMS网络之中，硬件资源通常处于设施专项专用的状况，不同的硬件资源，无法实现统筹管理的效果。同时，各个区域的IMS网络基础设施具有相互独立性，未能实现跨区域互相连接，难以对资源进行统一调度。这也导致在供给互联网媒体业务、企业层面中，IMS网络技术功能效果不佳。

在资源调控方面，NFV技术有着显著的灵活性，满足IMS网络设施多媒体业务的基本要求。鉴于此，可使资源调控的灵活性进一步提升，达到错峰消骨的效果，符合紧急业务的资源要求。与此同时，在资源组织方面，虚拟化的IMS网络可将资源信息合理分隔，符合资源专项专用的安全要求；还可把资源进行快速调控，为企业用户实现快速组织专项IMS网络的效果。然而，典型网络应用技术分析，详情见表1。

表1 典型网络应用SDN/NFV技术分析

3 结束语

综上所述，通过对上述研究可以发现，传统的电信运营者在互联网应用网络框架结构转型过程中，SDN/NFV技术可以弥补固有网络技术的不足，有着较高的应用价值。为了贯彻落实SDN/NFE技术手段，需要发挥效用条件，加强人才队伍的培养与建设，构建完善的运营管控体系，加大研发力度，才能满足时代发展的根本需求，推动社会的进步。

[1]关勇，张佳军.基于SDN/NFV的移动边缘计算在广电网络重构应用的研究[J].广播与电视技术，2019，46（01）：62-68.

[2]戴天，李艾静，王海.一种基于SDN的混合网络架构设计与实现[J].通信技术，2019（5）：1134-1141.

[3]王智平.基于SDN及NFV的地市级央行网络架构研究[J].金融科技时代，2019（12）：31-36.

[4]卫望宁，任增波，杨欣欣.基于架构的分组网络结构调整及发展分析[J].电信技术，2019（6）.

[5]李冰，李文娟，杨晓锦.SBA架构下核心网各专业融合统一可行性分析[J].电信工程技术与标准化，2019（11）.

[6]刘康，金海，刘旭，等.基于SDN和ICN的智能电网架构及其缓存技术[J].电力科学与技术学报，2019（2）.