隨著5G網(wǎng)絡(luò)的日漸臨近，大家對于5G也越來越期待。在5G正式來臨之前，仔細(xì)了解5G的來龍去脈還是很有必要的。今天就帶你了解下5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基石——SDN和NFV。

當(dāng)前4G的核心網(wǎng)EPC存在耦合缺陷：控制平面和用戶平面的耦合、硬件和軟件的耦合。

我們先來看下，EPC是什么?

核心網(wǎng)EPC(Evolved Packet Core)，該系統(tǒng)的特點為僅有分組域而無電路域、基于全IP結(jié)構(gòu)、控制與承載分離且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，其中主要包含MME、SGW、PGW、PCRF等網(wǎng)元。其中SGW和PGW常常合設(shè)并被稱為SAE-GW。

EPC四大組件及功能：

MME：移動管理實體，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連通性的管理，主要包括用戶終端的認(rèn)證和授權(quán)、會話建立以及移動性管理;

HSS：歸屬用戶服務(wù)器，作為用戶數(shù)據(jù)集為MME提供用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)，以此來協(xié)助MME的管理工作;

SGW：服務(wù)網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)，將接收到的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給指定的PGW，并將返回的數(shù)據(jù)交付給eNB;

PGW：PDN網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)為接入的用戶分配IP地址以及進行用戶平面QoS的管理，并且是PND網(wǎng)絡(luò)的進入點。

雖然5G已經(jīng)成為潮流和未來必然方向，但布建5G基站卻沒有那么簡單。因為5G建網(wǎng)頻段較高，基站覆蓋范圍相對變小，同時5G的應(yīng)用場景也在增多。所以想要保證5G高速率和廣覆蓋需求，5G基站在數(shù)量上要遠多于4G基站，5G基站的密度可能是4G基站的2~16倍。

據(jù)悉，新的5G信號不是依靠相隔很遠的信號塔，而是來自鄰里和商業(yè)區(qū)平均相隔500英尺(152.4米)的小型基站，且大部分設(shè)備都在路燈或電線桿上。目前已經(jīng)確定，小型基站與小型基站之間的連接，將使用CAT6A超六類 S/FTP對對屏蔽+總屏蔽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)線。從運營商成本來看，使用CAT6A S/FTP對對屏蔽+總屏蔽網(wǎng)線，相對于全部使用光纖，在成本上要縮減很多。

下面是EPC的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖：

從圖中的虛線和實線標(biāo)記可以看出，MME僅承擔(dān)控制面功能，但是SGW和PGW既承擔(dān)大部分用戶平面功能，又承擔(dān)一部分控制平面功能，這就使得用戶平面和控制平面嚴(yán)重耦合，從而限制了EPC的開放性和靈活性。另一方面，在這種架構(gòu)下，很多網(wǎng)絡(luò)元素必須運行于配備專用硬件的多個刀片式服務(wù)器上，這對于運營商來說是極大的開銷，這樣的傳統(tǒng)架構(gòu)為運營商部署網(wǎng)絡(luò)帶來成本和時間上的挑戰(zhàn);5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中引入了SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))和NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)這兩種技術(shù)來解決EPC存在的耦合問題。

(1)SDN(Software Defined Network)：將用戶平面和控制平面解耦。

SDN技術(shù)是一種軟件可編程的新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。它將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，并將控制平面集中實現(xiàn)。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，控制平面功能是分布式的運行在各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如集線器、交換機、路由器等)，因此如果要部署一個新的網(wǎng)絡(luò)功能，就必須將所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行升級，這極大地限制了網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新。而SDN采取了集中式的控制平面和分布式的轉(zhuǎn)發(fā)平面，兩個平面相互分離，控制平面利用控制-轉(zhuǎn)發(fā)通信接口對轉(zhuǎn)發(fā)平面上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行集中控制，并向上提供靈活的可編程能力。路由協(xié)議交換、路由表生成等路由功能均在統(tǒng)一的控制面完成。

(2)NFV(Network Function Virtualization)：將EPC軟件與硬件解耦。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。通過使用通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來承載很多功能的軟件處理。從而降低網(wǎng)絡(luò)昂貴的設(shè)備成本?？梢酝ㄟ^軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署，從古至今都有這么一個道理：對于外界物理實體的依賴性越強，越不利于自身的發(fā)展。對專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴，將會導(dǎo)致我們在面對網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新時的無能為力，這一點在現(xiàn)階段的EPC中已經(jīng)得到了印證。通過使用NFV可以減少甚至移除現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中部署的中間件，它能夠讓單一的物理平臺運行于不同的應(yīng)用程序。