中国科学院声学研究所研究员侯自强:SDN/NFV+5G

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中国科学院声学研究所研究员侯自强:SDN/NFV+5G

行者武松 2017-09-01 14:46:00 浏览684
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2016年6月1-2日,“2016全球SDNFV技术大会”在北京盛大召开。作为连续举办三届的SDN/NFV技术与产业盛会,本届大会着眼于SDN /NFV的实践应用与部署,从SDN/NFV在运营商网络、企业网、云数据中心、测试解决方案等多个场景的应用出发,深入解析产业部署现状及面临的挑战与发展趋势。

中国科学院声学研究所研究员侯自强:SDN/NFV+5G

中国科学院声学研究所研究员,工业信息化部通信科技委委员侯自强

在大会的主会场上,中国科学院声学研究所研究员,工业信息化部通信科技委委员侯自强做了主题为“SDN/NFV+5G”的精彩演讲。就5G对未来信息社会基础设施的影响,和建设互联网+基础设施的IT环境做了详细阐述。

以下是侯自强的演讲实录:(以下内容根据现场速记整理,未经发言嘉宾确认,仅供参考,谢绝转载。)

侯自强:大家早晨好,我今天的题目是关于SDNFV在5G中间应用的情况,这个5G是什么?这个5G现在很热。有人说5G是SAT的文艺复兴,怎么理解,5G是未来信息社会的基础设施,也是我们今天讲互联网+的基础设施,他是SAT融合的产物。可是5G会把SAT这个融合以后推向一个新的高度。实际上我们对于网络的基础架构,SAT的价值,企业文化和社会文化都要进行思考,因为他这个变革是非常大的。首先我们看一下怎么重新定义这个SAT的基础设施,这里一个概念就是,网络软件化,国际电源城市提出这个概念,实际上SAT去年一次会上正式提出了网络软件化的名称。实际上我们今天讲SDNFV网络虚拟化,边缘计算,云计算等等,都概括在这个网络虚拟化的概念中间。

实际上SDNFV带来了网络架构的各个,网络管道的智能化,整个电信网络设备都面临虚拟化和SAT,所以它有着非常庞大的用户价值,这里就不展开说了。

这里面企业的业务文化,就发生了变化。这是所谓软件电信运营商,刚才刘院士讲到SAT2.0就是这么一个概念,从过去的以运营商为中心,转向了今后以用户为中心,以用户定义的网络云服务来提供服务。这时候的用户,就有更多的控制能力,它可以按需定制他所需要的服务,而运营商运营状态也会发生变化。今天,面临OTT业务的竞争,将来用户可以把接口开放,这样可以用户定制来得到服务,这样可以对OTT的服务进行竞争。所以点心运营商的企业文化在发生变化。整个运营是从物理的运营去向虚拟运营进行。

这样就开始今天的虚拟运营商,还是在夹缝中生存,未来的虚拟运营商,电信运营商,基础运营商会开放他的全部网络资源,用VO接口可以调用,这时候就可以产生大量的真正意义上的虚拟运营商。下面我会进一步讲。

那么我们回到今天的主题,我这个一个基本的概念,就是NFV和SDN是5G的诞生所,5G离开SDNFV,是不可能实现的。因为5G,要求在无论是性能上的大幅度提高,应用场景的非常广泛,5G有三种典型的应用场景,应用场景的调动增强了应用宽带,EMBV。这个就是网络上的,今天我们移动宽带,高清视频等等,都属于这一种。

再一类,海量的通信,全球未来有几百亿上千亿的物联网的设备要接入物联网,如果大密度的接入,以及高可靠的车联网,控制级在毫米级的物联网的控制,这三种典型应用场景在5G一个网络上同时要实现。没有SDNFV,是做不到的。所以我这里列了一个表,下面我会基本讲这几个内容。一个是以用户为中心的移动性替代网络为中心。换句话说就是去蜂窝,没有中心化。过去移动中心我走到那个基站底下,我就切入那个蜂窝。今后5G时代,我用户是中心,我所谓有几个基站统统归我用,我走到哪儿我调动哪儿的资源。孔口是软孔口,前传回传电路是用软件定义统一控制的。刚才刘院士讲不同的业务,不同的场景,从移动端到核心网全部都是用切片来实现的,满足不同应用场景需求。更重要的一个是核心网,核心网有可能和5G的演进,和互联网向下一代演进能够同时进行。

下面我按照这个顺序讲一下。首先就是联网的新技术。这个展开讲。一个就是,移动的SDN。那么我们过去的网络,不论是基站设备,还是5G网络上的网关这些设备都是固定做死的。而且它是控制是分散控制的。那么我们如果把SDN的方法引进来之后,不论是在基站测的,和网络测的话,都是把控制层和数据层分开,这样实现一个统一的控制,使得网络和无线资源的调动能够非常灵活,还有很强的扩展能力。

下面就讲一个概念,以用户为中心,按需调动无线资源。过去我们是走到哪个基站就切换进哪个基站,他的中心是基站。今天到5G时代,我用户到哪儿,我周围有几个基站统一调动归我使用,我可以统一使用他的无线资源。所以未来不再有小区的概念,而是以用户为中心调动无线资源。

另外一个就是接入多个网络,多宿主。你回家到了wifi你就到了wifi走,如果我一个用户附近既有电信的,还有移动的,还有wifi,我能不能三个网络资源同时调动一起使用呢?这就多宿主。正是因为有这么多要求,5G现在统一的交IMT-2020,这个时代就是我们讲,他基本讲是一个基于NFV和SDN的网络。我们会看到核心网和接入网都是在数据中心了。我们不再有今天传统的基站的用电设备和各种核心网关的设备,而是在数据中心的,基于服务器的基站处理设备,网络设备,以前的是,我们设备放在基站底下,然后通过电缆送到天线,然后通过回传电路,把基站的设备,和核心网连接起来。

那么今天,所有的基站设备,全部被虚拟化了,跑到数据中心去了。一个数据中心作为几十公里以内的基站,他都没有基站设备,都跑数据中心了,这时候就不是回传,是前传了。所以我们会看到,云化接入网的设备通过前传设备走向基站,前传和回传的统一调配也是通过SDN来实现的。核心网也是用SDN来实现的。所以这个图,可能看的更形象一些,这是很多的数据中心,就像刚才刘院士讲的未来网络,都集中到数据中心上去了。数据中心之间是用官网来连接的。那么下边呢,就通过前传电路连接到不同种类的基站。所以整个的移动通信的网络,就发现了一个根本性的变化。就是所有的无线资源和网络资源全部是虚拟化的。而且是能够通过网络由统一的中央控制器来集成调动的。

这样的话,我刚才讲三种应用场景是截然不同的,有的要求非常宽的带宽,非常高的速度。有的要求是海量的接入。但是速率可能很低,也有的要求特别可靠,灵活。一个网络,一种无线电不可能满足这么多需求的。所以是用SDN来切片。所以从天线开始。到前传回传网络到核心网络全部是用SDNFV实现。而我这个三种颜色是表现刚才讲的三种应用场景的不同的切片。

同样,在无线电资源也是一样一个空中接口,我满足三种不同场景的需求,是怎么实现的?是通过软件空口,通过软件调度,在时间和平面上,在不同的块里边执行不同的业务,这一块白的,那是干什么的?做高清电视传输宽带,这一小块,低速的,大容量的是做物联网的连接。

而这一块黑的,他是用于车联网的控制,无线电资源全部被虚拟化,我通过集中的调度,用切片的方法,配合后面的核心网,我就可以完全不同的业务的需求。所以我们讲新型的网络架构,就要实现一个端到端的切片。下面是他的物理资源,然后物理资源抽象化了,成为数据平面,上面是控制平面,这边是应用,这是我们现在说的,这个界面是北接口,这个是南接口。

所以在IMT20,给出了一个软件虚拟化的总的概况,下面是网站的物理资源,最下一层,包括多种无线接入,前传啦,回传,以及传输。这些功能,再加上计算和存储能力,就是我们讲的数据中心,这就是物理设施的基础,在这些上面,进行抽象化以后,这上面是控制平面来控制,来形成不同的切片,来提供不同的服务。从无线接入网到分总的核心网,全部是在统一的控制下。这张图就是进一步把刚才讲的,前传回传的网络,是信息化,用SDN来控制。

所以我们会看到,过去来讲,这个是前传,这个是基站处理器。这个前传,通过回传接到核心网,这是过去是不同的网络,而且现在有各种不同的技术,不同的乘1,乘2,乘3技术用于前传或者回传,或者用运营商的以太网都可以做,但是我们就是用一个SDN控制的回传和前传统一的方法,同样的技术网络,光纤的网络,在我的网络的控制之下可以根据需要,现在可能是回传下一次就可能变成前传了。

下面我就讲一下核心网,核心网目前在5G的核心网有两种观点,绝大多数主流观点还希望保持运营商拥有自己的专网。今天我们的所有的中心,到4G为止,运营商是拥有自己的核心网。叫EPC。所有用户的移动性管理,(英)计费、运营、授权统统在自己的运营商的核心里面实现的,通过网关接到互联网。所以长期以来,移动通信,一代两代三代四代五代在演进。互联网从今天做向未来网络,将来的网络演进是独立进行的,中间一个网关把他们解决了。通过网关连接到互联网,这是一种方法。将来在5G时代,大部分人还是认为,5G需保持他自己的核心网。

另一种方法,更革命性的方法,你为什么不能够把5G的演进和互联网的演进融合起来,就用互联网未来网络做5G的核心网,彻底实现扁平化。为什么不能做这一点呢?

这是第一种方案,把SDNFV1用于EPC,5G的核心网。5G的核心网是把它虚拟化,然后把用户平面和数据平面分开,是今天的绝大多数目前提出来的5G方案,都是采用的这个方法。那么我一直主张的就是我们这个事情可以再往前走一步。什么呢?你看今天的网络,所有移动的基站,Wifi等等都接入移动的核心网EPC,通过一个网关接入互联网。这是今天的架构。

那我能不能跳过这个,我不要这个核心网,彻底扁平化。我这些基站直接切到互联网上,用互联网上取代核心网,彻底实现扁平化,因为今天所有5G业务都是在互联网上进行的,并不是你自己独立的进行的。我为什么隔开,如果我们做这样,端到端的延迟会更小,可以降低运营成本,可以减少(英)的瓶颈,减少网关的瓶颈。下面图也是说这个,我可以是wifi,我现在统一回到运营商的核心网,从它出来再到互联网,我能不能直接走这一步?

做这一步,今天的互联网,要在今天的互联网上,TCPAP的互联网上要想实现5G的核心网的全部功能还是有困难的,所以未来的演进方向是什么?是采用信息为中心的网络,就叫ICN,就是(解释ICN)未来在国际电联有一个未来网络研究组,在欧盟,叫未来网络PPD,所有十年,做未来网络演进,后IP,今天我们互联网的成功得益于TCPAP,它的局限性现在逐渐显现出来,解决的方法是什么?今天的互联网怎么解决服务质量?是用CBN。我今天关心的是内容,而不是关心内容从哪儿来的,过去的互联网实现的是什么?是用户之间的连接。实际上现在的业务,不是要连接用户,而是要找内容。所以未来的网络研究,过去10年研究的结论是什么?未来网络应该向信息为中心,或者说内容为中心的(英),而不是现在的靠ID地址来选录,而是靠名称考内容来选录。所以他的ID就变了,把名称和地址要把它分开。信息为中心网络,刚才讲在ITU,在欧盟得出的结论是一样的。未来网络向SA演进。5G网络在国际电联,过去是由ITUR负责,所以他关心的就是无线口,他对网络不重视,但是ITUT是解决网络侧的标准化。所以SN这套东西都是归STOT管的。最近的一大变化,就是去年STOT正式介入5G,提出了对于5G演进的方法,就提出了是否能用SCN来替代IP,作为传输层的协议,来实现新一代互联网,这是我们今天面临的形势。

但是要做到这一点能实现彻底的扁平化,取消EPC的互信网,就需要做大量的工作。而且我们知道,互联网向下一代过渡是非常困难的。一个IPv6什么都不变,就是变了一个IP地址,到今天太放大了,能倍数就倍数,我们在未来网络的演进,我们如何从今天的不是IPv6的革命,而是要从IP地址变成名称,这是更颠覆性的变化,怎么来完成这个变化,这个得益于SDN五,SDN可以切片。我通过切片,我可以让我的网络,保持一部分还是走传统互联网,另一部分我走新的。随着业务的更迭,一个增大,一个减少,就逐渐过渡过来了,而不是一个声音说一夜之间大家都改,这是不可能做到的,而通过SDN是有可能做到的。

而且另外一条,一个重大的推手就是5G。如果未来网络的演进和5G捆绑了,那就有可能借助5G的力量,来推动网络向互联网转型。就是两件事情并成一件,事半功倍。我们想一想,5G的流量,在2020年和2010年相比,要提高一千倍。所以今天的网络,全部的流量加起来,也不过可能就是5G到2020年流量的十分之一。所以大部分网络,如果5G能够用SN,那不很容易完成这个过渡了吗?这是我们今天面临的趋势。但是要用SDN做这些事儿还有一些问题。今天我们SDN,基本是基于Openfolw,它是基于以太网的。今天在做的另一件事情是深度可编程。在Openfolw解决这个接口的问题。但是我们要在数据层面进行编程让他适应新的协议,这就需要有新的工作。 这就是5G中对深度可编程的要求大大提高。我们不能满足于今天的,做SN网络,是用今天的SN是有困难的。

这样,华为的(英),协议无关的转化协议,以及还有P4,美国的P4,日本的(英)都是在做这种深度可编程。中科院和华为有个合作,用华为的(英)服务器,在科技网上做了一个SA的实验网。最近计划能够在这个实验网上来验证SAN作为5G的核心网的可能性,我就讲这么多。谢谢大家。


原文发布时间为: 2016年06月01日

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