網路重構下運營商的SDN與NFV之路

近日有傳聞，中國電信與中國聯通即將合併，外媒推測這兩家運營商的合併是為了加速5G的推出。雖然隨後合併傳聞被聯通與電信雙雙否認，但5G、SDN、NFV等新概念新技術的興起正深刻影響著網路通訊市場，推動以運營商為代表的市場參與主體在技術架構、組織體系等方面快速變化，在使用者需求日益多樣化的當下，全球網路的變革與重構已是大勢所趨、不可阻擋。

如果說5G的到來是運營商合併的催化劑，那SDN/NFV就是運營商走向轉型的必經之路。可以預見，一個全新的網路時代即將到來，國內外運營商紛紛佈局SDN、NFV，以順應潮流、自我革新，贏得更多的發展空間。

運營商引入SDN、NFV，並非偶然

隨著雲端計算、大資料等新興資訊科技業務應用的規模落地，新業務應用對網路的需求越來越高，靈活性、易擴充套件和簡單易用成為運營商未來網路必須具備的基本能力，使用者能按需自助開通質量可保證的虛擬網路將成為未來網路的關鍵。因此，SDN和NFV技術的出現迅速成為運營商關注的重點。

SDN，即軟體定義網路，它誕生於校園網，是一種網路虛擬化（Network Virtualization，NV）技術，其利用標準協議（例如OpenFlow）把網路裝置的控制層面從資料層面中分離出來，並以軟體方式實現。而NFV，即網路功能虛擬化，它由服務供應商建立，旨在通過IT虛擬化技術，採用業界標準的大容量伺服器、儲存和交換機承載各種各樣的網路軟體功能，實現網路能力的靈活配置，提高網路裝置的統一化、通用化以及適配性，加快網路部署和調整的速度，降低業務部署的複雜度。

SDN為越來越複雜及高度虛擬的網路提供了所需的管理和編排工具。對於運營商而言，SDN可以建立與頻譜和網路資源分配相關的效率，以及與人工成本直接相關的人工操作水平。對於運營商服務的企業而言，SDN帶來了所需的固有靈活性和可擴充套件性，企業從建立新服務中獲益。

根據ETSI的定義，NFV的目標是通過發展標準IT虛擬化技術來改變網路運營商構建網路的方式。與傳統網路裝置構建的網路相比，NFV將以更低的成本提供具有更高可擴充套件性、彈性和適應性的高效能網路。NFV是SDN的高度補充。NFV通過降低裝置成本和降低功耗，可以降低運營商CAPEX和OPEX，NFV還可以減少部署時間，並且提供更大的靈活性，可以擴充套件或縮小服務。

SDN和NFV的出現，可以很好地（或者說最有希望）解決當前網路（電信）運營商的面臨的困境——例如網路靈活性差、組網成本高、管理複雜、運維量大、新業務上線慢等等。

運營商SDN/NFV之路，發展與挑戰並存

目前，全球幾乎所有主流運營商、裝置商、網際網路公司都在進行SDN/NFV的研究和部署,各大相關國際組織也在全力推進有關的標準發展，但SDN/NFV還處於技術應用的起步階段，在運營商網路中大規模推廣應用還面臨多方面的挑戰。

一是運營與人才方面的挑戰。SDN/NFV對電信運營體制有很大的影響，運營商現有的運營體制和人力資源還難以適應SDN/NFV網路運營要求;

二是組網與技術方面的挑戰。就SDN而言，目前主要挑戰集中在大網中SDN控制器的組網問題、SDN控制器的安全問題、標準與互通方面、，IT硬體裝置的效能等方面。具體有：

1.介面/協議標準化面臨的挑戰。SDN的標準化組織ONF強調，Openflow不再是唯一的南向介面，北向介面以RESTful為主，各介面通過IT思路，利用模型/模板的方式實現，廠家只需公佈自己的模型就能夠實現互通及控制。VMware和Openstack都是SDN在應用層的實現體系，它們彼此獨立，各有優勢，好比手機作業系統的安卓和IOS；因此，SDN標準體系是否能夠統一，有無統一的必要性還存在很大爭議。

2.安全性挑戰。SDN網路的核心控制器作為網路集中化控制的實現部分，可能存在負載過大、單點失效、易受網路攻擊等安全性問題，這需要建立一整套的隔離、防護和備份等機制確保整個系統的安全穩定執行。但目前來說，尚缺乏系統的解決方案。

3.SDN集中控制理念的控制架構體系沒有統一。控制架構層次的劃分及控制層面的組成需要進一步研究明確。SDN控制平面掌握全域性網路的資源，十分重要，控制面的效能直接影響整體網路的效能。不同專業類別的網路需要根據需求由專業和通用控制器組成。在控制器實現方式上，存在著網路不同域中控制器的層次架構不相同的情況，例如移動核心網中採用的是三層架構而在資料中心採用單層架構。目前，南向介面存在多種選擇，如OpenFlow、BGP、SNMP等，北向介面可以根據不同的場景選擇不同的介面，對於剛剛展開研究的東西向介面更沒有統一的共識。

具體參考SDN/NFV目前所面臨的挑戰一文

對於許多運營商來說，NFV大規模部署是非常複雜和困難的。架構的廣度和不同元件的數量使得設計、構建和支援變得極具挑戰性。NFV必須整合到現有網路架構中並連結到作業系統。缺乏成熟的標準和NFV實施的“藍圖”會繼續阻礙部署。通過實驗室、概念驗證、現場試驗以及生產網路中的全面解決方案，需要花費數年時間才能完成NFV部署。

NFV涉及各種仍在不斷髮展的技術。其中大多數都與電信運營商不同。能夠利用具有云經驗的企業/IT部門的運營商將在實施NFV方面具有優勢，但即使他們發現很難跟上變化的步伐。雲技術需要全面實施，而不是順序實施或僅部分實施，這使挑戰變得更加複雜。

NFV操作與傳統網路操作根本不同。運營商必須在設計運營時大量借用IT，並進行電信專用調整。NFV運營的先驅們正在走自己的道路。他們正在開發專有功能並定期輪換以解決他們的顧慮。這導致了供應商和其他需要“標準”藍圖的運營商的市場出現分裂和不確定性。

未來資訊的發展必將面向以SDN/NFV為核心的雲端計算網路，目前電信網路架構的格局已經受到網路的虛擬化和軟體化的影響，運營商在標準化、裝置開發以及應用部署方面都面臨著挑戰。

國內外運營商的SDN與NFV部署現狀

SDN和NFV多年來一直是電信行業的熱門話題，但炒作水平與實際實時部署之間仍存在顯著差異。有預測指出，未來幾年全球電信運營商的增幅將放緩，特別是今年來拉動運營商收入的移動業務的增長也會迎來天花板，單純靠投資來拉動增長的模式將舉步維艱。下面盤點國內外運營商的SDN、NFV部署現狀。

AT＆T是Domain 2.0 NFV/SDN計劃的早期推動者，該計劃演變為增強型管理，控制，編排和策略（ECOMP）軟體。ECOMP後來與華為的OPEN-O軟體相結合，然後通過Linux基金會以新的名稱開放網路自動化平臺（ONAP）作為開源軟體提供。在今年3月份AT＆T創新部落格的帖子中，Domain 2.0體系結構和設計的高階副總裁Chris Rice指出，該運營商在2017年實現了55％的網路虛擬化和軟體控制，並計劃到2020年將軟體控制率提高到75％，達到“核心網路功能”。他還計劃將5G的商業化與在網路上部署SDN和NFV的需求聯絡起來。

中國電信在2016年，釋出了CTNet2025計劃，希望通過10年左右時間，打造一個簡潔、敏捷、開放、集約的新型網路。經過差不多兩年的時間，目前中國電信在SDN和NFV的技術探索和應用部署方面取得了一定的成績。在SDN技術上，中國電信基於自主研發的協同編排系統，通過編排器協同不同廠商的控制器併兼容現網的多種網路協議，保障了網路端到端的能力。在NFV技術上，中國電信堅持推動深度解耦的部署要求，自主研發MANO系統中的NFVO和VIM等兩大關鍵元件，推動了NFV走向現網。

中國移動在SDN方面，2013年加入ONF，主要在SDN架構、運營商應用、OpenFlow標準、資訊模型制定、資料中心/傳送網等細分專業的機制等方面做出了重要貢獻，目前已經將中國移動對SDN的需求、技術框架、介面規範等內容寫入到了相關標準。此外，中國移動主導成立了Carrier-Grade SDN工作組，推動SDN在運營商網路的應用。同時，CCSA也是中國移動推動SDN標準化的重要陣地，中國移動參與了架構、資料中心、vBRAS等多個標準的制定。在NFV方面，中國移動2016年牽頭成立OPEN-O開源組織，並於2016年11月釋出了SUN版本，SUN版本基於IETF Stage2的MANO介面打造了事實上的Stage3標準，為IETF Stage3的MANO標準制定奠定了基礎，此外，中國移動還在CCSA推動NFV相關標準化的進展，牽頭成立了包括總體技術要求、MANO、硬體等多個標準的制定。

中國聯通為了抓住SDN/NFV帶來的技術變革機遇推出了CUBE-Net 2.0戰略，並更主動應對其對運營商帶來的挑戰。中國聯通一方面積極參與ITU，3GPP，ETSI NFV，IETF等相關標準組織，另一方面積極參與OPNFV和ODL等開源社群。尤其是在作為中國運營商中唯一的ONOS與CORD兩個開源社群的董事會成員，與各方緊密協作，推動標準和開源軟體的進一步成熟。此外，聯通還積極與大型的主流裝置商緊密合作，成立SDN/NFV創新中心。同時中國聯通還將SDN/NFV相關的研發與試驗成果反饋到各個產業鏈中，也推動了相關產業鏈的發展。

Verizon正在對NFV進行投資，以降低成本提高網路靈活性和敏捷性，減少專業的網路運維人員。該公司正在構建一個適用於公司範圍內通用OpenStack平臺，用於執行VNF（虛擬網路功能）以及其他內部應用程式。OpenStack元件正在根據運營商的需求進行調整，Verizon表示他們現在可以在高可用性，SR-IOV和DPDK支援，NUMA記憶體和排程以及SSD作為快取方面有所改進。

在SDN方面，Verizon 2017年為響應企業客戶快速遷移到雲端以及對虛擬化服務不斷增長的需求，Verizon正在通過將Versa Networks的雲IP平臺整合到Verizon新的軟體定義安全分支（SD-Branch）管理中來擴充套件其軟體定義網路（SDN）平臺服務。2018年Verizon和Colt使用SDN Orchestration來控制彼此的網路。同年，Verizon又將SDN種子帶到了無線網路中的園區網路結構，首次推出其軟體無線區域網（SD WLAN），體現了無線生態系統的發展。今年年初，Verizon開始推出軟體定義網路（SDN）覆蓋，預計工作將持續到明年年底。那時，Verizon計劃通過在x86伺服器上執行集中控制器軟體來管理其所有的邊緣路由器。思科和瞻博網路正在幫忙構建Verizon SDN基礎架構。

NTT Communications在2018年亞洲電信大獎中榮獲最佳NFV/SDN實施和最具創新性的物聯網專案，在NFV方面NTT Communications希望NFV平臺能夠聯合在分散式異構站點之間的NFV服務，這些站點主要是運營商網路，雲和使用者站點。NTT通訊公司部署了大量的概念驗證，構建了與商業ISP主幹網和雲服務相同的架構和拓撲結構。NTT將向其企業客戶推出基於OpenStack的VVF NFV服務，包括託管網路功能，如防火牆和負載均衡器。客戶能夠通過新增和分離VNF來改變自己的網路拓撲。

Deutsche Telekom（DT）在2017年SDN NFV世界大會上宣佈開發一個能夠“無人蔘與”的網路，並敦促電信行業共同開發自動化的通用方法。最終目標是能夠將應用程式作為其網路上的微服務執行，並使用自動化來消除不必要的複雜性。同年Deutsche Telekom作為正式合作伙伴成員加入開放網路基金會（ONF）。Deutsche Telekom（DT）正在投資OpenStack作為NFV的平臺。採用NFV技術，DT可以快速部署並擴充套件或縮放虛擬網路功能，無需對硬體進行新的投資。2015年3月，DT宣佈了第一個執行OpenStack的NFV工作負載產品，這是一個在 Croatia, Slovakia和Hungary可用的雲VPN服務。

SK Telecom專注於傳統電信網路功能的虛擬化，如IMS和EPC用於彈性橫向擴充套件和服務流量爆炸控制。這些VNF用於提供客戶特定的專用多租戶電信服務，通過協調服務鏈。VNF還通過彈性VNF資源管理和負載平衡控制來提高服務質量和可靠性。SK Telecom的網路研發中心成功地在OpenStack的商業運營環境中將部分運營IMS的服務部署為vIMS，目前已成功運營。移動運營商也將很快將更多部分的IMS服務商業化到vIMS中，並投入生產。SK Telecom希望通過OpenStack實現NFV的優勢，減少服務停機時間和成本，並通過自動化提高網路利用率，通過靈活和可程式設計的基礎架構創造更多商機，使公司面向各種業務和技術選擇。

2017年SK Telecom建立自己的內部NFV MANO，該運營商計劃先將T-MANO應用於其虛擬路由器，以實現高清語音服務。然後，它將T-MANO應用於虛擬化LTE和附加裝置中，包括多媒體訊息服務（MMS）伺服器。SK Telecom已經在80％的新EPC部署中部署了虛擬EPC。從2019年開始，它將在網路中僅部署虛擬EPC。

KT在2017年SDN NFV世界大會上，該公司展示了基於商業化的“SDN（軟體定義網路）解決方案”和“NFV（網路功能虛擬化）解決方案”。KT的“SDN解決方案”是一種全自動解決方案，不僅可以通過專線服務工作，還可以應用於網路，IP和雲服務，以便它可以同時控制整個ICT基礎設施。通過融合自動化和智慧技術，SDN解決方案可以構建一個可以提供按需服務和即時故障恢復的系統。此外，KT的“NFV解決方案”基於NFV技術，該技術允許通過使用虛擬化交換機，虛擬化防火牆，VPN等進行實時遠端控制，從而為客戶提供安全的環境，而無需網路安全管理員。

KT目前正在開發具有自己技術的軟體定義的基礎設施。在這裡，集成了核心技術，如KT基於SDN的網路虛擬化，雲端計算，智慧操作自動化等。今年，KT計劃將SDN解決方案應用於KOREN，該解決方案已在2017年SDN / NFV世界大會上釋出。

KT SDN解決方案的歷史：

 ●   2015年：在2015年SDN / NFV世界大會上推出T-SDN

 ●   2016年：2016年商業化T-SDN

 ●   2017年：2017年實施SDN / NFV的全層轉型

 ●   2017-2020：為（至少）100G超寬頻網路開發SDI以及T-SDN，IP-SDN和可控制器的編排

Colt率先推出基於SDN和NFV技術的服務，並於2015年10月推出DCNet即服務產品，在隨後的半年中又增加了SD-WAN和乙太網點播服務。在技術方面，Colt目前正在部署“Packet SDN IQ網路”。Colt還在開展光學SDN技術的研究，目標是開發一種“完全分解的，可軟體控制的光傳輸網路”。今年Colt的SDN計劃在亞太地區推進，Colt現在在亞太地區和北美地區提供SD-WAN解決方案，從歐洲核心向外擴充套件。這些SD-WAN功能與NFV服務結合在一起，Colt公司通過通用CPE和從Colt自己的光纖到第三方網際網路到3G/4G無線連結的訪問選項提供服務。該公司已在新加坡東南亞中心正式推出按需網路服務。

英國電信在2018年6月宣佈推出使用思科技術的新軟體定義廣域網（SD-WAN）管理服務。此次釋出進一步擴充套件了BT的企業客戶對基於思科的軟體定義網路（SDN）和網路功能虛擬化（NFV）解決方案的選擇。

BT Connect Cisco SD-WAN為客戶提供了清晰的WAN資料流檢視，使他們能夠優化流量以滿足業務需求。BT還表示進一步加強BT與思科的戰略合作伙伴關係。就在幾個月前，該公司宣佈計劃在投資組合中增加兩個基於Cisco的新解決方案：一個由BT（BT Connect Edge）管理的客戶辦公裝置虛擬化解決方案，另一個集成了BT和Cisco技術（BT Connect Services platform）的網路自動化和編排軟體平臺。除了思科計劃的未來版本之外，BT還將投資託管服務的功能計劃。

CenturyLink在其第三代NFV/SDN部署中採用了非常不同的方法，該公司專注於降低網路的複雜性，能夠更快地開發和擴充套件新的服務和基礎設施。CenturyLink的第一代虛擬化非常簡單，在第二代中增加了編排。CenturyLink的NFV/SDN工程團隊一直在使用敏捷的軟體開發方法來處理所有基礎設施，並不是採用傳統方法將新東西整合到舊東西中，他們正在共同努力簡化軟體工程並提高內部速度。其次CenturyLink已經在其網路的各個部分實施了SDN，該公司核心網站中約有60％正在執行NFV和SDN服務。並且該公司強調要加強與NFV和SDN領域的傳統電信供應商的合作，如愛立信，思科，ITE等。

Orange自2014年成立以來，開始參與由Linux基金會主辦的OPNFV專案，在開放式NFV架構的測試和互操作性，VNF /服務入門和操作簡化等方面有所貢獻。在NFV用例方面推出Orange Easy GoNetwork，這是一種網路即服務（NaaS）產品，Orange Business Services為分佈在75個國家/地區分支機構或遠端站點提供連線。在2017年SDN/NFV世界大會上，Orange介紹了他們的vCDN現場試驗，他們成功地將實時的流媒體視訊傳送給他們的客戶。

Comcast在2015年已加入OpenDaylight專案，以推動SDN和NFV的網路自動化和可程式設計性。在2016年開放網路峰會上該公司強調，Comcast已經從一家有線電視公司轉變為一家網路公司。Comcast關於SDN和NFV應用的願景是：

 ●   Overlay Networks：Comcast的方法是將SDN技術應用在Overlay Networks上，為終端客戶構建L2 / L3 VPN，並利用服務鏈來實現服務，以動態方式引入網路元素並彈性擴充套件。

 ●   網路自動化：目標是網路可程式設計且智慧，同時需要最少的人工運營。

 ●   Merchant Silicon：通過利用商業晶片簡化核心和邊緣網路，重點關注Segment Routing，同時減少MPLS的使用。

 ●   遙測和分析：將大資料和機器學習原理應用於軟體定義的網路並啟用智慧網路。

Altice在2017年2月與思科合作開展一個長期專案，以構建整體網路功能虛擬化（NFV）平臺。通過虛擬化關鍵網路功能，Altice將能夠加快其全球範圍內新服務的上市時間。Altice的法國子公司SFR一直引領著向移動分組核心基礎設施的轉型，其NFV平臺的架構旨在支援多家供應商。SFR的解決方案由思科和Red Hat共同設計，基於Red Hat OpenStack平臺，結合了思科的網路化、虛擬化和資料中心計算解決方案。

今年2月SFR在移動世界大會上表示它正在部署思科的網路服務協調器（NSO），通過Cisco NSO，SFR可以獲得SDN和基於意圖的網路的業務優勢，例如速度、靈活性、降低風險和持續合規性等等。

Sprint在2017年5月，宣佈推出C3PO，一種開源NFV/SDN基於移動核心的參考解決方案，旨在通過為分組核心提供乾淨、簡化的高效能資料平面，顯著提高網路核心的效能。對於NFV，Sprint致力於在基於標準的硬體上部署開源軟體，以提供更靈活、更具創新性和成本效益的網路，支援超高資料速度、超低延遲及自動化的5G要求。

2017年9月Sprint構建了一個虛擬核心，用一個NFV基礎設施（NFVI）取代獨立的裸機平臺。該虛擬核心將運營商的虛擬化演進分組核心（vEPC）和IP多媒體子系統（IMS）作為虛擬化網路功能（VNF）。

Telecom Italia在2014年與Juniper合作，將其網路遷移至SDN/NFV技術。義大利電信將在其服務PoP基礎設施上部署Juniper的MX系列3D通用邊緣路由器。該解決方案將用作連線物理和虛擬網路的通用SND閘道器。義大利電信還在試用Juniper的Contrail SDN和NFV控制器與OpenStack，後者據稱可以整合虛擬和物理網路功能。15年12月諾基亞義大利電信共同推出了一項全球首創計劃，旨在為電信生態系統注入創新。兩家公司簽署了關於創新初創公司技術偵察的MoU，以確定共同商定領域的潛在合作，如NFV、SDN、RAN Evolution和下一代SON。義大利電信的目標是繼續推進SDN和NFV技術，建立更多的NFV站點，虛擬化其無線接入網路並部署NFV協調器。

Telefónica憑藉其Unica戰略已經在虛擬化之路上走了四年多，並於2016年初開始在其國際網路中實施虛擬化功能，當時它部署了諾基亞的虛擬路由器技術。Telefónica使用四家不同的虛擬網路功能供應商（VNF），以表明其決心追求真正的多廠商。華為在阿根廷和祕魯提供虛擬化演進分組核心技術，中興通訊在祕魯推出虛擬化IMS（網際網路協議多媒體子系統）。與此同時，諾基亞16年11月宣佈支援Unica的虛擬化服務路由器，而Telefónica的哥倫比亞子公司正在使用愛立信的虛擬IMS。

今年5月NETSCOUT宣佈Telefónica已認證了虛擬化解決方案vSCOUT和vSTREAM為部署其UNICA Lab架構，支援基於NFV/SDN技術的未來網路。

展望未來

SDN/NFV不單單是一個技術驅動，也是運營商的必由之路。但面對流量的衝擊，新業務的衝擊，一邊是技術的不成熟，另一邊是市場的強烈需求，運營商有時候也會焦頭爛額。但無論如何，市場都在要求運營商一定要有更高效更低成本的運營方式。

SDN/NFV對產業，對企業自身內部都有可能產生顛覆性的影響。但運營商可以以此為契機，從組織方式、產品方向、技術儲備、企業文化等方面對自身進行重塑。

原文釋出時間為：2018-09-20

本文作者：SDNLAB君

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