【摘要】首先詳細(xì)闡述了面向5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的沿革與SDN/NFV的引入，并對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)采用解耦、抽象和重構(gòu)的方法，提出了控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、控制集中化、可編程的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，最后分析闡述了水平網(wǎng)絡(luò)及開(kāi)放性的新含義，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的趨勢(shì)、戰(zhàn)略目標(biāo)、演進(jìn)方向和目標(biāo)架構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)的戰(zhàn)略意義和挑戰(zhàn)。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.01.000 中圖分類號(hào)：TN929.533 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010(2018)01-0000-00
引用格式：李聰. 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)與挑戰(zhàn)[J]. 移動(dòng)通信, 2017,42(1): 00-00.
On the Reconstruction and Challenge of 5G Network Architecture
LI Cong
(Shanghai Posts & Telecommunications Designing Consulting Institute Co., Ltd., Shanghai 200092, China)
[Abstract] The network is the core resource of the operators, and also the key to realize the strategic transformation.The network architecture determines the competitiveness and development potential of the network, so the innovation of network architecture is fundamental and strategic innovation, which is also the key to solve the problems facing the current network.
[Key words] network architecture; refactoring; network evolution
1 引言
5G（5th Generation，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)）是一個(gè)端到端的生態(tài)通信系統(tǒng)，它將實(shí)現(xiàn)一個(gè)全連接和全移動(dòng)的社會(huì)�，F(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是剛性固化的，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)往往更加關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的底層傳送能力而忽略了網(wǎng)絡(luò)的能力向上層應(yīng)用和業(yè)務(wù)開(kāi)放，因此導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)缺少流程化的能力開(kāi)放接口，業(yè)務(wù)很難靈活地調(diào)用網(wǎng)絡(luò)能力，這就導(dǎo)致承載網(wǎng)不能承載一些互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，而必須采用應(yīng)用層專用的協(xié)議進(jìn)行糾錯(cuò)、應(yīng)用加速和流量均衡等優(yōu)化設(shè)計(jì)。
此外，現(xiàn)有2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)更多地關(guān)注和加強(qiáng)技術(shù)從而局限在接入網(wǎng)及核心網(wǎng)上，而5G將會(huì)改變以往通信網(wǎng)絡(luò)格局，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件的分離。5G架構(gòu)的重構(gòu)通過(guò)引入了NFV（Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）和SDN（Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)），將淘汰傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)復(fù)雜度非常高的“煙囪”架構(gòu)，以充分展示基于SDN/NFV技術(shù)的創(chuàng)新型基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境在靈活組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全方面的潛力[1]。為此，本文接下來(lái)將詳細(xì)闡述了面向5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的沿革與SDN/NFV的引入，并探討5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)及面臨的挑戰(zhàn)。
2 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及SDN/NFV的引入
2.1 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的演進(jìn)方向
首先，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)將把網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)從分散型向集約型演進(jìn)，由于歷史原因，傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商一般沿襲了自上而下的網(wǎng)絡(luò)組織和運(yùn)行方式，各個(gè)省市的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商均獨(dú)立建設(shè)和運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因此導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)利用率低下、端到端業(yè)務(wù)體驗(yàn)較差。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)模式提出了更高的要求，因此網(wǎng)絡(luò)必須具有“統(tǒng)一集約規(guī)劃”、“統(tǒng)一集約建設(shè)”和“統(tǒng)一集約管控”三大特征。
其次，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更多關(guān)注網(wǎng)絡(luò)底層的傳送能力，而對(duì)于承載網(wǎng)絡(luò)能力向上層應(yīng)用和新業(yè)務(wù)的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)并無(wú)過(guò)多的考慮，因此缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)開(kāi)放接口，業(yè)務(wù)調(diào)度不靈活。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須要達(dá)到網(wǎng)絡(luò)能力接口標(biāo)準(zhǔn)化及開(kāi)放的要求。
再次，在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程里，基于云計(jì)算來(lái)提供業(yè)務(wù)已成為大勢(shì)所趨，但是目前云和網(wǎng)之間缺乏靈活的握手互動(dòng)機(jī)制，通常計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源多是彼此之間獨(dú)立靜態(tài)配置，無(wú)法統(tǒng)一按需提供。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須向業(yè)務(wù)、IT和網(wǎng)絡(luò)云化以及基于DC（Data Center，數(shù)據(jù)中心）集中部署并以DC為網(wǎng)絡(luò)核心的云網(wǎng)融合轉(zhuǎn)變[2]。
最后，網(wǎng)絡(luò)要走向運(yùn)營(yíng)開(kāi)發(fā)一體化，在現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式下，廠家與運(yùn)營(yíng)商之間都是簡(jiǎn)單的售賣方式，主要由“供給”決定“需求”，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)需要達(dá)到用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的定制化要求，通過(guò)分離網(wǎng)絡(luò)的軟件與硬件，引入IT設(shè)備等多種手段達(dá)到由簡(jiǎn)單的售賣到創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的目的。
2.2 SDN/NFV技術(shù)的引入
隨著通信技術(shù)的變革和發(fā)展，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)在高速發(fā)展的高速率時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)將減少網(wǎng)絡(luò)的層級(jí)、轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)將網(wǎng)絡(luò)軟化，網(wǎng)絡(luò)流量收斂比減少，基于SDN/NFV的新架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的要方式，它以網(wǎng)絡(luò)控制與轉(zhuǎn)發(fā)及網(wǎng)絡(luò)軟硬件雙解耦為基本特征，全局性、革命性的架構(gòu)重構(gòu)。
從SDN和NFV的定義出發(fā)，一套整體的SDN解決方案包括數(shù)據(jù)層、控制層和應(yīng)用層�？刂破鬟\(yùn)用南向接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，運(yùn)用北向接口支持應(yīng)用開(kāi)發(fā)，為業(yè)務(wù)提供服務(wù)。
（1）數(shù)據(jù)層
在數(shù)據(jù)層平面，首先離不開(kāi)物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。其次，網(wǎng)絡(luò)虛擬化是SDN的重要特性，主機(jī)Overlay方案（Host Tunnels）適合全虛擬化環(huán)境，消除基于硬件的網(wǎng)絡(luò)限制；網(wǎng)絡(luò)Overlay方案（Fabric tunnels）支持物理資源池，滿足轉(zhuǎn)發(fā)的高性能需求；如果是物理和虛擬并存的環(huán)境，適合混合Overlay方案。不同的IT環(huán)境選用適合的虛擬網(wǎng)絡(luò)方案。
（2）控制層
在控制層平面，運(yùn)用發(fā)展控制器軟件或軟硬一體的控制器形態(tài)，包含開(kāi)源控制器和商用控制器。統(tǒng)計(jì)指出，當(dāng)前全世界供應(yīng)商提出的控制器案例已大于25個(gè)。開(kāi)源方案和供應(yīng)商方案同步演進(jìn)，依據(jù)客戶IT環(huán)境和需求，選擇最適當(dāng)?shù)姆桨浮?/P>
（3）應(yīng)用層
在應(yīng)用層平面，包括4~7層的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的管控和運(yùn)行維護(hù)（M&O）功能。基于SDN結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層是重點(diǎn)，一方面，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用直接反映用戶及業(yè)務(wù)需求；另一方面，原有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、管理和維護(hù)方案都亟待換代升級(jí)，以滿足SDN架構(gòu)需求。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用生態(tài)的多樣性、創(chuàng)造性都將無(wú)限龐大。當(dāng)前為數(shù)眾多的SDN廠家、安全廠商在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層部署。根據(jù)客戶需求場(chǎng)景，基于SDN技術(shù)的解決方案可歸結(jié)為網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)安全，分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)生命周期中的網(wǎng)絡(luò)交付（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)（監(jiān)控和安全）。
（3）深度進(jìn)化：SDN在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的各個(gè)層面彰顯價(jià)值
除了NFV，SDN開(kāi)始影響到更深層的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)安全方案。SDN視角下的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和安全，也必須綜合引入虛擬化、開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、云計(jì)算等設(shè)計(jì)。比如，符合SDN時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品打破封閉和專用的設(shè)備形態(tài)，是基于SDN和x86架構(gòu)的可編程軟件。
（4）廣度進(jìn)化：SDN在各種網(wǎng)絡(luò)情景和各類IT場(chǎng)景中進(jìn)行全方位配置
按照網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景劃分，DCN、DCI、WAN、IPRAN等每個(gè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的管理，都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)交付和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維；按照IT環(huán)境劃分，物理、虛擬化、容器、云四大環(huán)境都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的支撐。SDN需要為不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景和IT環(huán)境提供相應(yīng)的SDN解決方案。在數(shù)據(jù)和閉環(huán)的基礎(chǔ)上，面對(duì)巨大的網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，打造更加智能化的網(wǎng)絡(luò)才是SDN的發(fā)展目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)運(yùn)營(yíng)、智能化或自助監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)，把網(wǎng)絡(luò)操作人員從繁瑣的日常管理工作中解脫出來(lái)。僅通過(guò)很少、甚至無(wú)需人工干預(yù)，就能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建、配置、監(jiān)控、安全保護(hù)以及運(yùn)維等工作。讓人把關(guān)鍵時(shí)間用于理解業(yè)務(wù)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，致力于讓網(wǎng)絡(luò)更好地為業(yè)務(wù)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)智能化的關(guān)鍵在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上連續(xù)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的收集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，逐步形成網(wǎng)絡(luò)配置和安全防御的策略、執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)及安全策略，并持續(xù)收集反饋信息，這樣的過(guò)程再不斷地循環(huán)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我學(xué)習(xí)、調(diào)整和保護(hù)[4]。
3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)水平化重構(gòu)
3.1 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向是基于面向新型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)由垂直架構(gòu)向水平架構(gòu)演進(jìn)，其網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)有簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)減少網(wǎng)絡(luò)層級(jí)（一二干融合），不大于30 ms的傳輸網(wǎng)時(shí)延；網(wǎng)絡(luò)的種類、網(wǎng)元的數(shù)量和局站數(shù)明顯減少。其次網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有敏捷性，網(wǎng)絡(luò)具備軟件編程、資源分鐘級(jí)快速配置擴(kuò)展的能力。然后網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有開(kāi)放性，它既能豐富便捷開(kāi)放能力，又能主動(dòng)適應(yīng)應(yīng)用。最后網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有很好的集約性，網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到80%的網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，可以統(tǒng)一部署，全部業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)云化，業(yè)務(wù)可以全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，可以滿足配置和端到端的運(yùn)營(yíng)[5]。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架的目標(biāo)構(gòu)將由“基礎(chǔ)設(shè)施層”、“網(wǎng)絡(luò)功能層”和“協(xié)議編排層構(gòu)成”，其功能視圖如圖1所示：
圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的功能性視圖
網(wǎng)絡(luò)將圍繞SDN/NFV，加快網(wǎng)絡(luò)資源集約控制，減少專業(yè)網(wǎng)元和系統(tǒng)，突破專業(yè)界限，通過(guò)協(xié)同和編排層實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)的資源調(diào)度，基于統(tǒng)一的云資源池承載網(wǎng)絡(luò)、IT和業(yè)務(wù)平臺(tái)，簡(jiǎn)化端到端運(yùn)營(yíng)模式，其未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的專業(yè)網(wǎng)視圖如圖2所示：
圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的專業(yè)網(wǎng)視圖
3.2 水平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其開(kāi)放性
隨著網(wǎng)絡(luò)功能及應(yīng)用的改變，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)由垂直架構(gòu)向水平架構(gòu)演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也會(huì)由垂直協(xié)議棧向水平協(xié)議棧演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放能力是水平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的要點(diǎn)，開(kāi)放性的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、接口協(xié)議開(kāi)放、多層面的API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）的能力，最終使網(wǎng)絡(luò)從全開(kāi)放到半開(kāi)放再到內(nèi)部應(yīng)用，以便滿足各種不同專業(yè)和應(yīng)用者，此外網(wǎng)絡(luò)還需具備支持較為復(fù)雜的異廠家環(huán)境應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)，如圖3所示：
圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)水平化示意圖
開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)還需要開(kāi)放SDN/NFV的開(kāi)源代碼，SDN/NFV的開(kāi)源代碼的開(kāi)發(fā)和維護(hù)正成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的共同任務(wù)，現(xiàn)在國(guó)外已有運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始介入研究，大型運(yùn)營(yíng)商介入開(kāi)源碼將有利于促進(jìn)整個(gè)生態(tài)鏈的和諧發(fā)展，有利于吸引更多的開(kāi)發(fā)者加入，開(kāi)發(fā)出更加符合使用者需要的代碼。與此同時(shí)開(kāi)放SDN與開(kāi)源碼也同樣存在著挑戰(zhàn)，開(kāi)放SDN主要缺乏強(qiáng)大的技術(shù)支撐，開(kāi)源碼存在安全性的隱患，由于開(kāi)發(fā)者可以對(duì)代碼進(jìn)行修改，安全性也不容忽視，很容易被攻擊，此外不再有為特定的設(shè)備制定規(guī)范和相應(yīng)的軟件，使其難以整合現(xiàn)有的實(shí)際環(huán)境，代碼的法定擁有者缺位，也就不能確保有專人負(fù)責(zé)對(duì)代碼的維護(hù)[2]。
3.3 核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)水平化
從2G時(shí)代的65 kbit·s-1的移動(dòng)速率到4G時(shí)代的1 Gbit·s-1，移動(dòng)速率的爆發(fā)式增長(zhǎng)給移動(dòng)核心網(wǎng)帶來(lái)了很大壓力，移動(dòng)核心網(wǎng)也在這種大的通信變革中不斷創(chuàng)新、不斷適應(yīng)及不斷演進(jìn)。
到了4.5G面向5G時(shí)代的R14階段，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）確定網(wǎng)絡(luò)將再次向分離式的核心網(wǎng)構(gòu)架演進(jìn)，目的是讓網(wǎng)絡(luò)用戶面功能擺脫“中心化”的約束，使其既可靈活部署于核心網(wǎng)，也可部署于接入網(wǎng)（或接近接入網(wǎng)），這就是核心網(wǎng)用戶面下沉，同時(shí)也保留了控制面功能的中心化。這一次核心網(wǎng)的演進(jìn)將用戶面和控制面徹底分開(kāi)，是“全分離式”架構(gòu)，在“全分離式”構(gòu)架下，SGW（Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）和PGW（Packet Data Network Gateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）被分離為控制面和用戶面兩部分，如圖4所示，SGW分離為SGW-C（控制面）和SGW-U（用戶名），PGW分離為PGW-C和PGW-U，同樣，SGSN也被分離為控制面（SGSN-C）和用戶面（SGSN-U）。
圖4 “全分離式”水平構(gòu)架示意圖
（1）大數(shù)據(jù)容量
5G時(shí)代，高清視頻、VR/AR等應(yīng)用必然給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)超大數(shù)據(jù)流量，這不但給回傳帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)，而且對(duì)核心網(wǎng)集中處理能力也是挑戰(zhàn)，只能核心網(wǎng)用戶面下沉，從集中式向分布式演進(jìn)。另外，將內(nèi)容緩存于接入網(wǎng)，更接近用戶，還降低了時(shí)延。
（2）低時(shí)延
對(duì)于毫秒級(jí)的5G時(shí)延，水平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)必然的選擇。光纖傳播速度為200 km/ms，數(shù)據(jù)要在相距幾百公里以上的終端和核心網(wǎng)之間來(lái)回傳送，顯然是無(wú)法滿足5G毫秒級(jí)時(shí)延的。伴隨著用戶面與控制面分離、核心網(wǎng)下沉和分布而來(lái)的，是部署于接入網(wǎng)或接近接入網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)中心，并引入基于NFV的MEC（Mobile Edge Computing，移動(dòng)邊緣計(jì)算）。與NFV一樣，MEC也強(qiáng)調(diào)功能軟件化和平臺(tái)開(kāi)放化，以提升網(wǎng)絡(luò)敏捷性、靈活性，加快部署和創(chuàng)新[4]。
在標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架上，MEC和NFV看起來(lái)沒(méi)有差別，但它們是有區(qū)別的，區(qū)別主要在應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和相關(guān)服務(wù)上。MEC根據(jù)無(wú)線接入網(wǎng)環(huán)境對(duì)NFV進(jìn)行了優(yōu)化，它將移動(dòng)接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，并將云計(jì)算和云存儲(chǔ)下沉到邊緣數(shù)據(jù)中心，加速內(nèi)容分發(fā)和下載，且向第三方提供開(kāi)放接口以驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新。有了MEC，PGW/SGW的用戶面就下沉到了移動(dòng)邊緣節(jié)點(diǎn)，且由NFV VIM（虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理）、SDN和Orchestrator（編排器）控制管理�！ �
（3）網(wǎng)絡(luò)切片
另一個(gè)與MEC、SDN/NFV并行而來(lái)的是網(wǎng)絡(luò)切片。所謂網(wǎng)絡(luò)切片，就是運(yùn)營(yíng)商為了滿足不同的商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景需求，量身打造多個(gè)端到端的虛擬子網(wǎng)絡(luò)。與2G/3G/4G單調(diào)的手機(jī)應(yīng)用不同，5G面向萬(wàn)物聯(lián)接，將應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。因此，水平化的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以為不同的場(chǎng)景切出相應(yīng)的虛擬子網(wǎng)絡(luò)。
4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)被動(dòng)地響應(yīng)業(yè)務(wù)上線、變更和故障處理的需求，基于經(jīng)驗(yàn)解決各類網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，一套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要7x24小時(shí)待命。OpenFlow應(yīng)用之后，流表控制的思想就賦予了細(xì)粒度控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的方式，也帶來(lái)了全局控制的思想。經(jīng)過(guò)每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的流量，流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全部流量，都可以通過(guò)流表的方式來(lái)定義，每一個(gè)包每一條流的動(dòng)作，都可以被精細(xì)設(shè)置并控制[3]。
與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)重構(gòu)同樣面臨著挑戰(zhàn)，需要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略規(guī)劃，同時(shí)又要腳踏實(shí)地逐步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)維思路、生產(chǎn)流程和人才提出巨大挑戰(zhàn)。
（1）組織架構(gòu)方面：未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將逐步達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化，除少數(shù)務(wù)必要采用特定的硬件設(shè)備和系統(tǒng)外，其余設(shè)備將大規(guī)模部署標(biāo)準(zhǔn)化和可云化的硬件設(shè)備，并與抽象層技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到對(duì)于非云化部署,設(shè)備實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)、跨域、跨專業(yè)的端到端的資源管控和統(tǒng)一管理，這些都會(huì)對(duì)目前專業(yè)、行政區(qū)域管控的組織架構(gòu)帶來(lái)改變。
（2）運(yùn)營(yíng)能力方面：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)多是剛性固化的，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容成本很高，擴(kuò)容周期很長(zhǎng)且系統(tǒng)復(fù)雜而封閉。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做到按需伸縮，通過(guò)SDN和NFV的跨域協(xié)同，真正實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)的深度協(xié)同，對(duì)業(yè)務(wù)、IT和網(wǎng)絡(luò)提出更高的挑戰(zhàn)。
（3）人才隊(duì)伍方面：現(xiàn)有設(shè)備廠商的技術(shù)人員大都是基于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，未來(lái)SDN網(wǎng)絡(luò)將忽略基礎(chǔ)層硬件差異，因此需要加強(qiáng)設(shè)備廠家及運(yùn)營(yíng)商專業(yè)人員對(duì)軟件的業(yè)務(wù)創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)能力，以及開(kāi)源代碼的控制能力。
除此之外，當(dāng)前的SDN主要面臨技術(shù)欠成熟和現(xiàn)網(wǎng)如何演進(jìn)兩大障礙，NFV主要面臨技術(shù)欠成熟、現(xiàn)網(wǎng)如何演進(jìn)和缺乏知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)三大障礙，這些也都會(huì)制約網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的進(jìn)程。
面對(duì)以上諸多挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)，在組織架構(gòu)方面，要打破專業(yè)界限，順應(yīng)技術(shù)發(fā)展；在運(yùn)營(yíng)能力方面，則需要加快建設(shè)快速響應(yīng)、高效靈活的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用體系，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和管理；在人才隊(duì)伍方面，則需要培養(yǎng)新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才，加強(qiáng)服務(wù)廠商與運(yùn)營(yíng)商之間的培訓(xùn)質(zhì)量，做好組織架構(gòu)，運(yùn)營(yíng)管理和人才隊(duì)伍培養(yǎng)的協(xié)同工作。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文提出了控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、控制集中化、可編程的新的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析闡述水平網(wǎng)絡(luò)及開(kāi)放性的新含義，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的趨勢(shì)、戰(zhàn)略目標(biāo)、演進(jìn)方向和目標(biāo)架構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)的戰(zhàn)略意義和挑戰(zhàn)。相信通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及應(yīng)用，將會(huì)給人們帶來(lái)更加智能化的生活體驗(yàn)，將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)開(kāi)啟通信網(wǎng)絡(luò)更加靈活、開(kāi)放、智能的新時(shí)代。
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作者簡(jiǎn)介
李聰：碩士畢業(yè)于長(zhǎng)春理工大學(xué)，現(xiàn)任職于上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司，從事無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。
