本文參考了中睿通信規劃設計有限公司主編,人民郵電出版社發行的《邁向5G從關鍵技術到網絡部署》。本文僅限於個人學習，研究，交流，不得用於其他商業用途！
IT新技術的發展給未來運營商5G網絡架構的實現帶來了希望。其中以控制面和數據面分離和控制面集中化為主要特徵的軟件定義網絡（SDN, Software Defined Network）技術，以及以軟件與硬件解耦為特點的網絡功能虛擬化技術（NFV，Network Function Virtualization）的結合，有效地滿足未來5G網絡架構的主要技術特徵，使得5G網絡具備網絡能力開放性，可編程性，靈活性和可擴展性。
1. 控制與轉發分離
軟件定義網絡技術因控制平面和數據平面分離，邏輯上集中控制的主要思想成為解決未來5G網絡性能和運營商問題的關鍵技術之一。
SDN本質上是一種全新的設計理念，SDN的設計理念是將網絡的控制平面與數據轉發平面進行分離，從而通過集中的控制器中軟件平臺來實現可編程化控制底層硬件，進而實現對網絡資源靈活地按需調度。
在SDN網絡中，網絡設備只負責單純的數據轉發，可以採用通用的硬件。而原來負責控制操作系統提煉為獨立的網絡操作系統，負責對不同業務特性進行適配，而網絡操作系統和業務特性以及硬件設備之間的通信都可以可以通過編程實現。
圖1. 傳統網絡架構與SDN網絡架構對比
與圖1所示，與傳統網絡架構相比，SDN網絡架構具有以下三個基本特徵：
- 控制面與轉發面分離，轉發面由受控轉發的設備組成，轉發方式以及業務邏輯由運行在分離出去的控制面上的控制應用所控制；
- 控制面與轉發面之間的開放接口，SDN為控制面提供開放可編程接口。通過這種方式，控制應用只需關注自身邏輯，不需要關注底層更多的實現細節；
- 邏輯上的集中控制，邏輯上集中的控制面可以控制多個轉發面設備，也就是控制整個物理網絡，因此，可以獲得全局的網絡狀態視圖，並根據全局網絡狀態視圖實現對網絡的優化控制。
2. SDN技術架構解析
SDN架構是典型的三層網絡架構，如圖2所示。
圖2.SDN典型架構
基礎設施層是硬件設備層，專注於單純的數據，業務物理轉發。對於物理層我們關注的通常是控制層的安全通信，其處理性能一定要高，以實現高速數據轉發；
控制層內SDN控制器組成，控制器集中管理網絡中所有的設備，將整個網絡虛擬化為資源池，根據用戶不同的需求以及全網拓撲網絡，靈活地動態分配資源。SDN控制器具有網絡的全局視圖，負責管理整個網絡：對下層，通過標準的協議與基礎網絡進行通信；對上層，通過開放接口嚮應用層提供對網絡資源的控制能力。
應用層通過控制層體提供的編程接口對底層設備進行編程，把網絡的控制權開放給用戶，基於北向接口開發各種業務應用，實現豐富多彩的業務創新應用。
南向接口是物理設備與控制器信號傳輸的通道，相關的設備狀態，數據流表項和控制指令都需要經由SDN的南向接口傳達，實現對設備管控。
北向接口是通過控制器向上層業務應用開發的接口，目的是使業務應用能夠便利地調用底層的網絡資源。北向接口直接為業務應用服務，其設計需要密切聯繫業務應用需求，具有多樣化的特徵。
3. 基於開放協議的SDN實現方案
基於開放協議（OpenFlow Switch Specification）的方案是當前SDN實現的主流方案。該類解決方案基於開放的網絡協議，實現控制面與轉發面分離，支持控制全局化，獲得最多的產業支持。
OpenFlow的思路很簡單，網絡設備維護一個流表（Flow Table）並且按照流表進行轉發，流表本身的生成，維護，下發完全由外置的控制器（Controller）來實現。
閱讀更多 大木叉叉 的文章
