5G关键技术之SDN/NFV技术
中国安防行业网2018-03-08 10:26
面对安防多样化场景的差异化性能需求，5G关键能力比前几代移动通信更加丰富，用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等都成为5G的关键性能指标。新型网络架构、新型多址技术、大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入等5G的关键无线技术方向将大大提升安防系统的高清视频传输性能。在网络技术领域，将采用基于SDN（Soft Defined Network，软件定义网络）和NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）的新型网络架构，此外，5G的关键技术还包括统一自适应的帧结构、灵活多址、灵活双工、终端直通（D2D）等。
SDN 最早由美国斯坦福大学提出，其设计理念是在网络设备中只保留简单的数据转发功能，通过集中控制以软件编程的方式实现对网络设备的控制。SDN并不是一个具体的技术，而是一种新型网络架构，是一种网络设计的理念。目前广泛认可的SDN 定义可概括为"控制/转发分离，简化的数据（转发）面，集中的控制面，软/硬分离、网元虚拟化及可编程的网络架构"。根据ONF（Open Networking Foundation，开放网络基金会）的规定，SDN应具有控制面与转发面分离、控制面集中化、开放的可编程接口三个特性。SDN的典型架构分为应用层、控制层、数据转发层（转发层）三个层面，具体如图3所示。应用层包括各种不同的业务和应用，以及对应用的编排和资源管理；控制层负责数据平面资源的处理，维护网络状态、网络拓扑等；数据转发层则处理和转发基于流表的数据，以及收集设备状态。
图3 基础SDN架构
基于SDN思想，核心网网关设备的控制功能和转发功能将进一步分离，网络向控制功能集中化和转发功能分布化的趋势演进。控制和转发功能分离后，转发面将专注于业务数据的路由转发，具有简单、稳定和高性能特性，以满足未来海量移动流量的转发需求。控制面采用逻辑一种的方式实现统一的策略控制，保证灵活的移动流量调度和连接管理。控制面和转发面的分离，使网络架构更加扁平化，网关设备可采用分布式的部署方式，从而有效降低业务传输时延。控制面功能和转发面功能能够分别独立演进，从而提升网络整体系统的灵活性和效率。
NFV源于运营商在通用IT 平台上通过软件实现网元功能从而替代专用平台的尝试，从而降低网络设备的成本。其实质是将网络功能从专用硬件设备中剥离出来，实现软件和硬件解耦后的各自独立，基于通用的计算、存储、网络设备并根据需要实现网络功能及其动态灵活的部署。2012年由美国AT&T、德国电信、英国电信、中国移动等13个主流运营商牵头，联合52家网络运营商、设备供应商，在欧洲电信标准协会发起成立了NFV标准工作组(NFV ISG)，以推动其产业化发展。在其发布的白皮书中对NFV给出了如下定义："NFV是一种通过硬件最小化来减少依赖硬件的更灵活、更简单的网络发展模式" 。NFV的架构如图4所示。
图4 NFV架构
NFV 是从运营商角度出发提出的一种软件和硬件分离的架构，将虚拟化技术引入到电信领域，采用通用平台来完成专用平台的功能。NFV能实现软件的灵活加载，从而可以在数据中心、网络节点和用户端等不同位置灵活地部署配置，加快网络部署和调整的速度，降低业务部署的复杂度，提高网络设备的统一化、通用化、适配性等。由此带来的好处主要有两个：（1）标准设备成本低廉，能够节省部署专属硬件带来的巨大投资成本使得网络更加灵活；（2）针对未来网络演进的需求，SDN/NFV 以其在灵活性、支持快速创新方面的优势成为5G 关键技术之一，是网络架构演进的重要方向。
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