风起云涌,5G物联网时代的 关键技术SDNFV

　　1、SDNFV的定义

　　SDNFV是Software Defined Network Function Virtualization的缩写。由Software Defined Network(软件定义网络, 缩写SDN)加上Network Function Virtualization(网络功能虚拟化，缩写NFV)合并而成。

　　SDN诞生于美国斯坦福大学Clean Slate课题，斯坦福大学Nick McKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新，基于Openflow给网络带来可编程的开放特性，SDN的概念应运而生。SDN的典型架构分为三层，最上层为应用层，包括各种不同的业务和应用;中间为控制层，主要负责控制和处理数据平面资源;最底层为基础设施层，负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。SDN本质上具有四大特性：控制与转发分离、设备资源虚拟化、硬件通用化及软件开放可编程。

　　NFV由多个大型运营商联合提出，通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术，来承载很多功能的软件处理。典型应用是一些CPU密集型功能，并且对网络吞吐量要求不高的情形。主要评估的功能虚拟化有：WAN加速器、信令会话控制器、消息路由器、IDS、DPI、防火墙、CG-NAT、SGSN/GGSN、PE、BNG、RAN等。

　　SDNFV合并SDN与NFV，以SDN控制器为网络的控制平面，以NFV为新型的通用化基础设施即转发平面，以Orchestrator为业务编排，打通SDN与NFV，将网络架构作了根本性的创新改变。SDNFV使客户可以摆脱根深蒂固的厂商锁定，基于软件的本性，灵活快速的按需提供弹性网络，方便的推动增长，增加了敏捷性，并成为业务增长的催化剂。

　　2、5G/物联网时代的关键技术SDNFV

　　5G时代。为了满足未来更多业务应用的需求，5G必须在性能(吞吐量和延迟)、可靠性、灵活性、可扩展性、电源效率等方面实现突破。关于5G的一些“硬需求”已经提前得到业界的广泛认可。在容量方面，5G相比4G将实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值传输速率将可达10Gbps;在延迟方面，端到端时延将比4G缩短5倍，目标低至10ms，甚至在部分特殊应用场景要低至1ms;而在可扩展性方面，可联网设备的数量将比4G时代增加10到100倍;此外，低功率MMC(机器型设备)的电池续航时间也要增加10倍。

　　物联网时代。到2020年，全球将有500亿台互联设备，与此同时，每款新设备被暴露在黑客攻击之下的可能性也进一步增加。另一大挑战来源于迁移到这一全球化的物联网的数据的数量，根据IDC预测，到2020年，物联网将占地球上所有数据的10%。再有就是各种各样需要进行管理和支持的设备，其范围包括从支持流行的管理应用程序和协议的网络交换机，到传统遗留的SCADA(监控和数据采集)设备，以及那些缺乏计算或内存来支持标准的认证或加密。最后，还需要进行非常迅速，甚至实时的响应，特别是对涉及安全(如危险的工业流程)或商业(诸如监视库存或客户行为)的应用程序。

　　鉴于5G和物联网的复杂性和如此的大规模，手动网络管理是根本行不通的。而SDNFV则提供了唯一可行的，具有成本效益的方式来管理5G和物联网，并加强网络和在其上的数据的安全，最小化带宽要求，最大化的应用程序和利用数据分析的性能。在我们迈向5G/物联网的过程当中，SDNFV发挥着重中之重的作用。我们需要把网络架构进行根本性的重构，功能进行重组，最重要是基于不同的场景和流量的不同要求，可以灵活地来组合不同的功能模块，分配资源，以及提升网络的弹性。并且它可以控制用户层，以及用户层的划分，进行网络切片。让业务决定网络，网络对业务随需而动。

　　3、SDNFV的生态圈

　　全球几乎所有的主流运营商、设备商、云数据中心、互联网公司都在进行SDN和NFV的研究和部署，各大相关国际组织也在全力推进相关的标准和技术发展，SDNFV将迎来黄金时代。

　　SDNFV的生态圈可分为以Google/BAT为代表的互联网企业、以Cisco/华为为代表的网络设备商、以Broadcom/Intel为代表的芯片商、以及以Big Switch和西麦科技为代表的SDNFV新锐商。

　　3.1、互联网商

　　以Google/BAT为代表的互联网企业在SDN上非常积极。互联网企业的SDN方案特点在于提供给客户的互联网形式的服务，而不是具体的SDN产品。

　　Google使用Openflow改造的B4 WAN是典型的SDN案例，将广域网利用率从30%增加到了90%。

　　Facebook宣布了OCP开放计算项目，意在定制化包括数据中心、服务器、交换机在内的一系列硬件设计。

　　阿里已经使用了Openflow和VXLAN对集群网络进行改造。SDN在阿里网络的自动化、快速交付、快速变更起着重要作用。

　　腾讯在采用SDN技术优化数据中心间网络，提出“Network as a Router”。

　　百度则使用SDN防止流量攻击，使用SDN对异地数据中心进行融合。

　　3.2、网络设备商

　　SDN是大势所趋，以Cisco/华为为代表的传统网络设备商，在积极向SDN转型。

　　思科推出了ACI(Application Centric Infrastructure)。ACI主要是基于硬件，具有新的应用感知的SDN交换机，支持定制ASIC和商用芯片。它还包括一个策略控制器，被称为应用程序政策基础设施控制器(APIC)，它可以向应用程序分配服务水平，以及各种应用程序的优先使用权。

　　华为推出了敏捷网络，敏捷网络是华为公司面向企业市场发布的下一代网络解决方案，意在借助CT运营商市场的优势通过SDN在IT企业网市场转型。其控制器为SNC。

　　3.3、芯片商

　　目前大部分的SDN硬件交换机都是借助传统芯片或NP来实现Openflow功能，还有很多潜能没有挖掘。Broadcom、Intel等芯片公司在积极研制SDNFV专用芯片。Intel更愈借助DPDK以x86统一NFV转发平面。

　　3.4、SDNFV新锐商

　　Big Switch是典型的SDN初创公司，其由从应用程序到Controller的产品，一应俱全。Big Switch主导了开源项目Floodlight。

西麦科技SDNFV架构图

　　西麦科技是一家快速崛起的新锐SDNFV软件商。西麦科技的SDN Fabric解决方案以SDN控制器为核心，以Openflow交换机和NFV网络功能虚拟化为支撑，提供丰富的SDNFV APP，以高可靠服务为保障，为用户提供智能、动态、开放、自定义、快速创新的新一代网络。