5G通信系统中的SDN/NFV和云计算分析
未来的公有云将会结合5G中的SDN/NFV网络技术出现一个向大数据中心靠拢的发展趋势，大型化、规模化的特点也会在此过程中更加明显，原有基础上的技术整合会面临新的挑战，因此在分析当前网络技术发展的前提下，对5G网络技术发展中的SDN、NFV及云计算进行技术架构的逻辑分析，力求通过其资源优化配置、无缝管理和高效对接实现技术融合应用创新，促进云计算的技术发展，实现更便捷的网络传输要求，为大数据中心带来能量的飞跃。
1 引言
在现代网络技术中，新型市场需求刺激着网络技术的应用发展。当前，市场经济正朝多元化、信息化的纵深方向发展。IT领域如何应对当前信息传输、安全保护等方面的发展需求，成为未来几年网络技术发展的热点问题。在云计算发展日益成熟的今天，如何将信息传输与资源存储分离，实现灵活多变的转发模式，这成为SDN(Software Defined Network，软件定义网络)技术发展的趋势。数据传输与资源解耦，实现网络信息架构的多元化发展，也成为未来几年发展的趋势。本文基于当前网络技术的发展基础，对5G网络技术发展中的SDN、NFV(Network Function Virtualization，网络功能虚拟化)及云计算进行技术架构分析，并总结这些技术在应用发展中的发展趋势及核心优势。
2 移动核心网络架构现状及其发展趋势
移动互联网不仅涵盖了信息制作、传输、接受过程，而且还将应用在智能制导领域，这也成为今后IT领域新的发展热点，将在未来几年内引领互联技术的发展。当前中国移动终端数量爆炸式的发展趋势对于网络架构及信息传输都是一种严峻的考验，如何提高信息传输质量、信息容量并保障信息传输的安全与应用成为5G网络架构中亟待解决的问题[1]。
随着网络用户数量的激增，网络资源传输与网络架构之间如何协调发展以保障资源的传输与利用，已成为关系着网络技术发展的关键要素。网络架构关系着网络传输的质量，并从一定程度上制约着当前网络技术的发展。移动通信从2G、3G、4G到5G的跨越式发展，网络架构的匹配和梳理都起着关键性的作用。在未来几年内，5G网络发展将成为主流趋势。随着网络技术的革命，从接入到输出都体现着技术的缜密程度。从网络架构的核心技术发展角度来讲，要优化网络架构、提升传输质量及提高安全性能，从而满足日益多元化的市场发展需求。但就目前的发展现状来讲，面临着日益升高的成本压力，包括材质、技术升级及后续维护费用等，且在现如今多网并存的现实状况下，要求更低的时延、灵活的带宽配置、虚拟化的网络环境等。
从现有耦合网络架构及垂直网络体系建设现状来看，高质量、高性能的传输架构对于当前的性能匹配有着极高的存在价值。针对5G网络发展趋势，亟待提高的是控制与传输的分离及灵活配置，这样不仅能够实现资源的灵活控制传输，而且也能够根据技术的升级来进行网络架构的梳理整合，进一步降低优化网络配置带来的经济损失。整个网络体系在实现内部功能切换的同时，也进一步迎合了外部网络资源的更新换代。改进后的控制与传输体系架构不仅将包括SDN网络架构技术，而且还有当前运用已经较为成熟的云计算技术。在垂直封闭的网络架构中，管控分离不仅实现了信号传输的自由切换，而且也降低了维护升级的成本，进一步满足了日益发展起来的多元化网络需求，也在一定程度上提高了互联网技术的可靠性[2]。
3 5G网络中SDN、NFV和云计算标准化进程分析
3.1 广义的SDN及标准化进程
在2015年，SDN网络技术得到初步的应用实验，这对于我国的互联网技术发展是一次技术层面上质的飞跃。这一关键技术的核心在于将传统的垂直控制结构分离开来，形成分成控制、应用及转发三个独立的运行单元，在实现了管控分离的同时，也进一步降低了网络架构维护的成本。在这一技术应用过程中，通过运用网络传输技术的可编程性实现对于整个网络架构的整体控制。在之前标准化的网络协议架构中，虽然ONF主导整个标准化进程，但是这本身并不完全等于SDN。在网络核心技术层面，管控分离的核心在于通过编程的可操作性提高信心传输的灵活配置，提高网络架构的资源利用效率[3]。
在当前SDN网络架构协议的试运行阶段，虽然网络标准化协议还有待进一步放开，但是由几大运营商主导的核心技术试验应用已经到了初步商业化的阶段。这不仅使得SDN技术的发展更加迅速，也对进一步调整互联网架构、优化资源配置提供了无限的可能。在SDN南向接口协议中，由运营商主导的Opendaylight可以说是一种互联网技术发展的尝试和探索。这不仅对当前的网络架构协议是一种很好的突破，而且也对进一步提升网络安全打下了良好的基础。当前阶段，这一关键技术依然处在商业初步探索阶段，但是其发展前景却被普遍看好。
3.2 广义的NFV及标准化进程
在5G网络架构标准化进程中，要进一步降低硬件的维护成本，提高网络资源的利用效率，这不仅考验着核心技术人员的技术开发能力，而且也对当前的互联网协议架构是一种考验。NFV发展模式可以定义为通过优化硬件配置资源，从而达到进一步提高资源利用效率的目的。在网络架构中，硬件配置维护由于成本很高，在资源整合过程中往往受限于硬件资源的配置而延长网络架构的升级跨度。而运用NFV发展模式后，会最终降低网络资源对于硬件配置的依赖，从根本上解决目前网络资源架构迟滞化的现状。软件与硬件之间的解耦能在很大程度上降低两者对彼此的依存程度。NFV发展模式是依托云计算及虚拟网络配置发展起来的网络架构模式[4]，在互联标准化进程中，针对这一新兴模式的发展，要不断升级当前的核心技术，以优化配置各发展阶段的网络技术。最终在网络发展模式升级后，可以实现虚拟架构、云计算、硬件资源之间的合理化配置，以提高整个网络的安全性和稳定性。
3.3 广义的云计算及标准化进程
目前阶段，云计算技术已经在互联网领域运用较为成熟。以美国为代表的西方国家将云计算的发展模式定义为按需计费。通过虚拟化的资源配置实现远程访问的个性化定制，这样不仅提高了资源传输的效率，而且也优化了各种资源配置。针对未来的个性化发展诉求，各大运营商之间正在进行新型互联网发展模式的技术研发和使用。在传统的封闭化网络结构中，各大运营平台都是独立的网络平台，这样不仅使用成本高，而且也造成了硬件资源配置的极大浪费。随着开放性互联技术的发展，以云计算发展模式为代表的互联技术发展形式赢得市场的普遍认可。针对当前互联网技术的发展，5G网络架构将在此基础上提供更为开放、更为兼容的互联网发展平台，最终实现平台间的资源共享，降低资源传输与整合的效率[5]。
4 5G中SDN、NFV和云计算的关系
近年来，随着移动终端设备的不断升级，对于网络架构及信号传输均提出了更高的要求。如何在提高信号传输质量的同时有效提高信号传输的容量成为当前5G网络发展需要解决的关键问题。在虚拟化的网络平台建设中，基于云计算的网络扩容不仅实现了网络资源对于客户需求的有效适配，而且也进一步提高了网络传输的安全级别。随着市场经济的深入发展，对于5G网络的开发会愈发普遍，将会有更多的网络供应商加入到技术开发的浪潮中来。从另一种角度来理解，当前的移动网络发展将更为开放，在不断满足安全需求的前提下，有效提高资源多样化形式，才是各大供应商更为关注的网络运营问题。
在5G网络技术发展过程中，云计算、SDN及NFV将成为未来网络机构发展的核心趋势。5G网络架构的个性化、多样化发展在未来几年内将成为趋势。如何迎合网络技术的发展成为当前互联技术发展的关键。NFV关键技术可以通过硬件配置和资源传输的解耦实现管控分离，这可以比喻为网络架构中的每个单元;SDN技术通过升级网络架构及优化硬件资源，实现信息的快速整合;云计算利用虚拟化的网络空间，将资源进行优化整合，根据客户的需求来按需分配网络资源。其中，NFV、SDN、和云计算可以比喻成5G网络架构中的点、线、面，这三项技术的协调配合最大程度上保障了网络传输的质量，在一定程度上也进一步提高了网络传输的质量，从根本上满足了客户需求多样化对于网络架构的要求。
5 结束语
随着5G网络技术的不断发展，NFV和SDN两项关键技术对于5G网络的成功与否至关重要。由本文的分析可知，通过在云计算基础上发展起来的网络传输技术，利用解耦、重构的形式将资源储存与传输进行有效地剥离，可最大程度上满足移动终端用户多样化的网络传输需求。采用可分离的控制形式不仅能降低网络升级中对于硬件设备的依赖程度，而且能够更加灵活地进行软件的探究与实践，在缩短研发时间的同时有效提高了网络技术的开发水平，从而最大程度上契合时代的发展。
作者：张臻 来源：移动通信 2016年17期