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5G物联网时代的关键技术SDNFV

发布时间:2017-03-26作者:沧海一土

  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。

公司简介

宜科(天津)电子有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、机器人、食品制药、印刷包装、纺织机械、物流设备、电子制造等诸多领域占据领先地位。宜科为智慧工厂的整体规划实施提供自系统层、控制层、网络层到执行层自上而下的全系列服务,产品及解决方案涵盖但不局限于云平台、MES制造执行系统、工业现场总线、工业以太网、工业无线通讯、机器人及智能设备组成的自动化生产线、自动化电气控制系统集成、智能物流仓储系统等,以实现真正智能化的生产制造,从而带来生产力和生产效率的大幅提升,以及对生产灵活性和生产复杂性的管理能力的大幅提升。多年来,宜科以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地为中国制造业的发展提供全面支持,并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,在业界独树一帜。帮助中国制造业转型升级,加速智能制造进程,成为中国工业4.0智慧工厂解决方案当之无愧的践行者。

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