軟件定義網及網絡功能虛擬化在無線網中應用

中國電信有限公司江蘇分公司 操作維護中心 劉 菁

軟件定義網及網絡功能虛擬化在無線網中應用

中國電信有限公司江蘇分公司 操作維護中心 劉 菁

網絡快速發展促進網元普遍覆蓋，無論是何種接入模式，都帶來運營成本的增加。SDN（軟件定義型網絡）和NVF（網絡功能虛擬化）是兩種新型的網絡架構，目的是通過虛擬化技術，運行在各網元如服務器、交換機、路由器、存儲設備中，實現網元軟硬件分離，實現控制平面和轉發平面進行分離，實現可編程化控制。其商業價值，在于開通新業務的時間縮短、集中控制減少運維操作、業務調整時間縮短，總體降低運營成本。

軟件定義型網絡； 網絡功能虛擬化； 無線

0 引言

在無線網絡飛速發展的時代，密集站址部署帶來海量的承載網元，網絡規模急速增長，如何高效管理網絡、控制運維成本的快速上升，如何加快業務創新響應速度并應對用戶對業務質量的更高要求，如何解決為滿足用戶對帶寬快速膨脹需求帶來的網絡效率提升問題，這些都已成為運營商面臨的挑戰。軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）正是應運而生，對傳統IP網絡架構優化的技術方案，帶來促進業務創新與上市、部署和運維效率提升、網絡傳送效率提升、用戶體驗提升等諸多價值。

1 SDN及NVF的比較

SDN和NFV，兩者既相互獨立，又相輔相成。

SDN核心在于開放和可編程控制，網絡自身的承載控制分離。而NFV關鍵訴求是基于標準的大容量服務器、存儲和大容量以太網，以軟件形式，遠程自動部署在統一的基礎設施上，強調的是電信產品虛擬化。兩者解決的問題不同，設計的技術也不同，見表1。

表1 SDN與NVF對比

從運營商角度出發，SDN與NVF有著共同的目標：降低維護成本，提高利用率，加速新業務部署，打破傳統IP網絡技術，有效發揮整網效率。SDN與NVF相互協作，更好滿足運營商在提升網絡配置的靈活性、提高網絡資源利用率、增強網絡控制和加快響應速度方面的需求。

例如圖1，NFV的業務編排通過SDN controller開放北向接口，控制虛擬網元之間的傳輸通信，使各虛擬網元協同工作。

2 SDN及NVF在無線網絡中的應用

2.1 基于ONF標準的演進分組核心網

ONF（開放式網絡標準制定組織）與NFV-EPC（演進分組核心網）不同，除了網元功能虛擬化，還增加了控制和轉發分離，EPC控制面功能集中，通過OF-controller實現對轉發面的控制，見圖2。

OF-config協議是一種南向用于對SDN交換機進行遠程配置和管理的協議，更好地對分散部署的SDN交換機實現集中化管控。

此架構與傳統EPC相比：

1） 集中智能控制：控制面和數據面分離，控制面邏輯集中，基于網絡狀態全局視圖做智能控制；

2） 可編程：可使網絡自動配置，提供開放API（應用程序接口）給應用，促進網絡功能創新；

3） 抽象：SDN上層應用抽象于的網絡技術，SDN控制器抽象于網絡設備，各層解耦。

2.2 基于SDN的移動性管理

移動網絡中的GTP（通用無線分組業務隧道協議），是為了兼容原有的3GPP（第三代合作伙伴計劃）標準，但是網絡的發展引發這樣一個矛盾：在大范圍切換的時候，GGSN（網關通用無線分組業務支持節點）作為保證IP地址雙向隧道切換的錨點，要求GGSN/PGW（分組數據網）部署位置越高越好，而Internet流量的激增又將促使將GGSN/PGW部署位置降低。

SDN可以有效解決這一問題。

SDN移動性管理的核心：通過SDN機制，通過動態策略控制非GTP的承載，根據業務、網絡狀態等對用戶面進行靈活的轉發和QoS（服務質量）控制，并使網絡扁平化，降低用戶面時延，消除GTP存在的問題，見圖3。

2.3 SDN for Wi-Fi（無線保真）

SDN用于實現WLAN（無線局域網）和固網融合，在管理、策略上統一；對WLAN更加靈活的控制，適應業務動態變化。具體來說實現以下功能：

1） 固網和WLAN統一策略，提供一致的用戶體驗；

2） 構建智能校園網絡，通過可編程適應各種商業應用的需求（安全、服務質量、流量控制等）；

3） 固網和WLAN統一管理，簡化運維；

4） 更多Vendors，更多選擇；

5） 簡化網絡部署，降低總費用。

2.4 NVF在Cloud RAN中的應用

Cloud RAN〔也被稱為C-RAN（無線接入網）和Centralized-RAN〕是用于未來移動網絡基礎結構的一種新型蜂窩網絡架構，是一種由高密度基站連接大量分布式遠端射頻單元的網絡。它使用虛擬化技術和軟件定義無線電網絡框架實現從有線網絡向基帶池資源的轉變。

NVF為RAN云化之后工程期提供自動化部署和運維期的彈性調度等必備能力，可以應用在以下幾方面：

1） LTE（長期演進）RAN架構演進到集中式的BBU（基帶處理單元）pool，可共享基帶，大幅降低無線接入網絡的能耗和TCO，并且可以通過協作式無線電大幅提升無線網絡性能，見圖4。

2） 虛擬化RAN。基帶、MAC（媒體接入控制）、RLC（無線鏈路控制）、PDCP（分組數據匯聚協議）、RRC（無線資源控制）都虛擬化，實現網元軟硬件分離，減少網絡硬件盒子數量。

3 結束語