SDN和NFV在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的創(chuàng)新應用

張 梅

(陽泉師范高等?？茖W校，山西 陽泉 045000)

0 引 言

當前互聯(lián)網(wǎng)技術迅速擴展的環(huán)境下，網(wǎng)絡技術以及新型信息技術均得到了廣泛的應用，使得無限移動通信的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)持續(xù)上升的狀態(tài)。這種情況使市面上不斷推出各類新型智能業(yè)務，而新型智能業(yè)務需要在更便捷、更高效的無線移動通信技術的前提條件下才能實現(xiàn)有效應用。而5 G移動通信網(wǎng)絡的研發(fā)，能在傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡的基礎上對相關技術進行有效整改與融合，同時將全新的移動通信網(wǎng)絡網(wǎng)絡技術完全結合到傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡中，在確保網(wǎng)絡靈活性、網(wǎng)絡設備容量、運行效率以及時延等性能的同時，為廣大用戶提供更好的網(wǎng)絡服務。但由于近年來網(wǎng)絡用戶的數(shù)量急速上升，導致對多項相關業(yè)務以及網(wǎng)絡流量輸出提出了更高的需求，這種情況在一定程度上為5 G技術的創(chuàng)新與性能完善帶來了更多的難題。由此，本文通過分析SDN技術與NFV技術所具備的優(yōu)勢，論述在創(chuàng)新5 G移動通信網(wǎng)絡架構中使用SDN技術與NFV技術的好處，分析SDN技術與NFV技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的應用原理，探討SDN技術與NFV技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的創(chuàng)新應用。

1 SDN技術所具備的優(yōu)勢

1.1 集中控制

SDN(軟件定義網(wǎng)絡)具有控制軟件與轉(zhuǎn)發(fā)資源等特點，這代表著該技術能夠?qū)⒖刂七壿嬘行Ъ小３酥?，SDN技術所具備的控制器能夠及時捕捉到全網(wǎng)落的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)表、網(wǎng)絡的全局靜態(tài)拓撲、故障狀態(tài)以及資源利用效率等相關信息，并且能夠根據(jù)實際的業(yè)務需求將資源進行統(tǒng)一優(yōu)化以及調(diào)配(見圖1)。圖1所示中傳統(tǒng)網(wǎng)絡的鏈路負載不均衡，而SDN網(wǎng)絡鏈路對流量負載能均衡轉(zhuǎn)發(fā)。

圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡與SDN網(wǎng)絡鏈路負載情況

1.2 促進網(wǎng)絡虛擬化

SDN的南向結構具備一定的開發(fā)性與統(tǒng)一性，能夠避免物力轉(zhuǎn)發(fā)設備運行中存在的差異性，從而實現(xiàn)軟件與硬件之間的有效解耦。不僅如此，當實現(xiàn)物理網(wǎng)絡與邏輯網(wǎng)絡之間的有效分隔之后，邏輯網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)對相關束縛的有效突破，并根據(jù)網(wǎng)絡的實際應用需求，做出對應的遷移與調(diào)配。另外，邏輯網(wǎng)絡在運行過程中，能夠根據(jù)用戶對共享模式的需求，提供對應的技術支撐，以此確保用戶能夠獲得更好的網(wǎng)絡服務體驗。

1.3 開放接口

由于SDN技術所含有的南北向接口具有規(guī)范化的特點，因此其能夠起到支撐軟件應用于網(wǎng)絡集成的作用，在開放接口的過程中，能夠結合對實際應用需求的反映，提供對應的網(wǎng)絡服務和相關資源。另外，由于該技術不會受到專用硬件設備的限制，因此，在接口開放的同時，網(wǎng)絡用戶能夠自由開發(fā)新型的網(wǎng)絡業(yè)務，并順利使用相關網(wǎng)絡資源，在極大程度上縮短了新型網(wǎng)絡業(yè)務的適應時間[1]。

2 NFV技術所具備的優(yōu)勢

NFV(網(wǎng)絡功能虛擬化)技術屬于移動通信網(wǎng)絡架構中的核心技術，NFV技術能夠在使用虛擬化模式的同時，應用相關服務器設備將傳統(tǒng)的移動通信設備完美取代。并在解耦軟件與硬件的同時，實現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡結構虛擬化。

2.1 強化業(yè)務的創(chuàng)新性

由于NFV技術所包含的網(wǎng)路功能具備一定的軟件化優(yōu)勢，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡功能以及新型網(wǎng)絡服務的有效支撐與創(chuàng)新，同時能夠適用于移動網(wǎng)絡、固定網(wǎng)絡以及全部數(shù)據(jù)信息的控制平面功能。另外，該技術能夠有效強化網(wǎng)絡資源配置與自動化管理的便捷性、創(chuàng)新性與伸縮性。

2.2 對支出成本實現(xiàn)有效控制

將NFV技術應用到5 G移動通信網(wǎng)絡架構中，能夠確保相關移動業(yè)務的開發(fā)或是更新脫離傳統(tǒng)硬件的支撐，在實現(xiàn)軟件假造的同時，實現(xiàn)對開發(fā)成本以及周期的有效較少，并且能夠減少所需要的硬件設備數(shù)量，進而實現(xiàn)對支出成本的有效控制。

2.3 提升網(wǎng)絡配置系統(tǒng)的工作效率

通過應用NFN技術，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件功能與軟件功能的解耦，且能夠保證網(wǎng)絡彈性得到有效提升，以此降低在調(diào)配硬件時花費的時間，從而實現(xiàn)配置系統(tǒng)在根據(jù)實際應用需求的前提下進行自動化系統(tǒng)部署，進而提升網(wǎng)絡配置系統(tǒng)的工作效率[2]。

3 在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中使用SDN技術與NFV技術優(yōu)勢

3.1 效提高業(yè)務的開發(fā)效率

要想有效部署高級軟件和硬件設備，就必須全面借助具備開放性的SDN技術與NFV技術，以此實現(xiàn)對高成本設備的有效替代。隨著社會面貌的日益更新，有關硬件設備的相關標準越來越規(guī)范化，且加上現(xiàn)代網(wǎng)絡功能所包含的虛擬性持續(xù)加強，使互聯(lián)網(wǎng)的整體發(fā)展與運行更為廣泛。在這樣的背景下，當代移動運營商能夠有效擺脫依靠傳統(tǒng)軟件進行升級的方法，實現(xiàn)對現(xiàn)有網(wǎng)絡相關應用軟件的全面革新，同時確保運營商在創(chuàng)新5 G移動通信網(wǎng)絡架構的過程中所花費的成本能夠得到有效降低，進而實現(xiàn)對網(wǎng)絡架構創(chuàng)新的集中化管理。除此之外，通過使用SDN技術與NFV技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對全網(wǎng)流量的有效控制，且控制過程更具便捷性與靈活性，以此實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源使用效率的有效提高，從而縮短新型網(wǎng)絡業(yè)務的部署與開發(fā)周期，進而使5 G移動通信網(wǎng)絡架構得到有效創(chuàng)新。

3.2 促進網(wǎng)絡功能全面編程化

在創(chuàng)新5 G移動通信網(wǎng)絡架構的過程中，通過應用SDN技術與NFV技術，能夠確保網(wǎng)絡設備數(shù)據(jù)面與控制面板的有效分離，在保留相關網(wǎng)絡硬件底層功能的同時，使網(wǎng)絡硬件的上層功能實現(xiàn)集中化，從而確保網(wǎng)絡功能與網(wǎng)絡應用得到全面程序化。

3.3 SDN技術與NFV技術具有互補性

SDN技術與NFV技術具有較強互補性，二者之間不僅能夠?qū)崿F(xiàn)有效融合，同時能夠確保各自結構的獨立性。由此，當二者聯(lián)合使用時，能夠確保將傳統(tǒng)網(wǎng)絡業(yè)務從專用位置與硬件設備中分離出來[3]。

4 SDN技術與NFV技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的應用原理

4.1 SDN技術與NFV技術的實現(xiàn)原理與架構

SDN技術與NFV技術均屬于5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的關鍵技術，二者之間具有互補性，在實現(xiàn)有效配合的同時，還能確保各自結構的獨立性。要想有效強化5 G移動通信網(wǎng)絡的部署能力，應將SDN技術與NFV技術聯(lián)合使用到構建網(wǎng)絡架構的過程中。通過使用無線網(wǎng)絡控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對無線資源的全面優(yōu)化，在明確SDN技術與NFV技術主要功能的前提基礎上，利用SDN技術實現(xiàn)對數(shù)據(jù)流量轉(zhuǎn)發(fā)的有效控制，利用NFV技術實現(xiàn)對網(wǎng)絡部署效率以及傳輸性能等方面的互相操作，并在減少運營管理流程的同時，使網(wǎng)絡容量得到有效降低，進而實現(xiàn)兩種技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的有效融合。

4.2 SDN技術與NFV技術能夠滿足5 G移動通信的需求

SDN技術與NFV技術均屬于創(chuàng)新5 G移動通信網(wǎng)絡架構的重要技術，隨著網(wǎng)絡用戶人數(shù)的迅速增加，導致網(wǎng)絡流量以及設備的使用量也大量增加，這對網(wǎng)絡資源管理以及運行效率等多方面的發(fā)展提出了更高的需求。5 G技術是一種由集合大數(shù)據(jù)、與計算等多項技術結合為一體的綜合性網(wǎng)絡，相較于現(xiàn)有的4 G技術，其在網(wǎng)絡功能方面擁有更強的擴展延伸性以及更高的傳輸效率。將SDN技術與NFV技術聯(lián)合部署與5 G移動通信核心網(wǎng)絡中，能在構建網(wǎng)絡架構的同時，滿足5 G移動通信的需求。例如：通過快捷高效的進入網(wǎng)絡部署服務，以此實現(xiàn)更高水平的動態(tài)重新配置與網(wǎng)絡自動化；在分隔用戶平面與控制平面的同時，對獨立部署提供可靠支撐；在設計網(wǎng)絡構架的過程中，能夠滿足5 G移動通信將物理實體轉(zhuǎn)化為物力功能的需求，從而使網(wǎng)絡功能更具模塊化與軟件化，進而實現(xiàn)對網(wǎng)絡服務與網(wǎng)絡資源的有效優(yōu)化與調(diào)配。

4.3 5 G移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展需求

在時代日益更新的背景影響下，移動互聯(lián)網(wǎng)得到了廣泛的使用，傳統(tǒng)的短信、語音等服務均受到了互聯(lián)網(wǎng)應用的侵蝕與沖擊。因此，移動運營商應采取有效的改進方案加強對傳統(tǒng)業(yè)務的升級與創(chuàng)新，而SDN技術與NFV技術便是互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的過程中出現(xiàn)的重要成果。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，龐大的網(wǎng)絡用戶數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡使用情況等均成為了5 G技術在發(fā)展過程中需攻克的重要難題。只有提高快速部署新服務的效率，并完善網(wǎng)絡動態(tài)重新配置與網(wǎng)絡自動化，能夠更全面的滿足5 G移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展需求。另外，隨著網(wǎng)絡用戶人數(shù)的迅速增加，實現(xiàn)網(wǎng)絡功能模板化、用戶平面與控制平面的獨立運行與部署等均成為了5 G移動通信網(wǎng)絡的重要發(fā)展需求[4]。

5 SDN技術與NFV技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的創(chuàng)新應用

SDN技術與NFV技術均屬于5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的關鍵技術，二者之間具有互補性，在實現(xiàn)有效配合的同時，還能確保各自結構的獨立性。將上述兩種技術同時應用到5 G移動通信網(wǎng)絡架構的創(chuàng)新中，能夠有效強化底層網(wǎng)絡對上層網(wǎng)絡需求的響應速度，同時確保上層網(wǎng)絡的應用能夠更好的滿足用戶的需求。將SDN技術與NFV技術融合應用到5 G移動網(wǎng)絡架構創(chuàng)新中，能夠更好的促進5 G技術的開放性與創(chuàng)新性，以此滿足當代網(wǎng)絡用戶對網(wǎng)絡運行系統(tǒng)以及應用軟件的相關需求。無線網(wǎng)絡控制器在整體網(wǎng)絡系統(tǒng)中起到的主要作用，是為了實現(xiàn)將無線資源的有效優(yōu)化。使用SDN技術的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對相關網(wǎng)絡流量以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的有效控制和轉(zhuǎn)發(fā)，而NVF技術能夠有效實現(xiàn)網(wǎng)絡架構的虛擬化。網(wǎng)絡架構通過SDN技術實現(xiàn)分離與控制，以此在提升傳輸性能、簡化互操作性的同時，使網(wǎng)絡自動部署效率得到有效強化。SDN技術與NFV技術在5 G移動通信網(wǎng)絡架構中的應用主要包括以下幾個方面：

5.1 無線網(wǎng)絡資源動態(tài)配置

5 G移動通信網(wǎng)絡架構通過使用SDN技術與NFV技術，能夠?qū)o線網(wǎng)絡資源進行實時調(diào)動。一般來說，在借助無線網(wǎng)絡分片的前提基礎上，能夠確保RAN網(wǎng)絡、傳輸網(wǎng)絡等應用到正常的網(wǎng)絡業(yè)務中，當網(wǎng)絡容量出現(xiàn)急劇上升的情況或是發(fā)生嚴重安全事件時，可使用SDN技術的控制其或是無線網(wǎng)絡控制器，在提前預設的情況下，對相關設備傳遞規(guī)則，從而起到重新配置無線資源以及網(wǎng)絡資源的作用，進而降低網(wǎng)絡安全事件的發(fā)生率。

5.2 實現(xiàn)硬件設備標準化

在5 G移動通信網(wǎng)絡架構的創(chuàng)新過程中使用SDN技術與NFV技術的關鍵作用在于這兩種技術可以實現(xiàn)對硬件與軟件的有效解耦，以此在保留網(wǎng)絡硬件設備轉(zhuǎn)發(fā)功能的同時，使網(wǎng)元設備各功能能夠從專有硬件之中分離出來。同時，將SDN控制器用作應用程序，并將其集中部署與網(wǎng)絡操控系統(tǒng)中，以此實現(xiàn)將數(shù)據(jù)面與王闊設備控制的有效分離，進而促進網(wǎng)絡虛擬化。另外，各類網(wǎng)絡功能需求均可通過應用軟件得以實現(xiàn)，使用SDN的標準化接口，同時將NFV服務器上進行操作，在實現(xiàn)硬件設備標準化的同時，實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源與網(wǎng)絡流量的靈活控制。

5.3 從真正意義上實現(xiàn)網(wǎng)路功能的虛擬化

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡系統(tǒng)在運行過程中具有一定的封閉性，且該運行狀態(tài)常出現(xiàn)無序的情況，這種情況導致傳統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)在運行過程中，存在功能沖突的問題。通過使用NFV技術中的X86硬件以及網(wǎng)絡虛擬化技術能夠?qū)崿F(xiàn)對傳統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的有效完善，同時，使用SDN技術的功能抽象以及軟硬件解耦，能使網(wǎng)絡設備功能突破傳統(tǒng)硬件帶來的限制，進而實現(xiàn)對網(wǎng)絡新型業(yè)務開發(fā)速度的有效推進，以此實現(xiàn)對網(wǎng)絡架構靈活性與擴展性的有效提升[5]。

6 結 語

綜上所述，隨著5 G移動通信網(wǎng)絡技術的不斷研究發(fā)展，其網(wǎng)絡架構以及網(wǎng)絡傳輸容量得到了進一步強化，以此確保廣大網(wǎng)絡用戶在今后能夠享受到更高質(zhì)量的體驗。站在現(xiàn)階段移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展角度看，5 G移動通信網(wǎng)絡的出現(xiàn)對現(xiàn)代社會的發(fā)展與人們的生活均有著重大現(xiàn)實意義，在未來必定成為移動通信產(chǎn)業(yè)中最受歡迎的技術之一。除此之外，5 G移動通信網(wǎng)絡技術在使用過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Э刂坪头蛛x，這代表著網(wǎng)絡設備的利用效率會得到進一步提高，且能夠延伸網(wǎng)絡設備的使用壽命，這為今后的技術發(fā)展創(chuàng)造了更多可能性。