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5G通信系統中的SDN/NFV和云計算分析論文
未來的公有云將會結合5G中的SDN/NFV網絡技術出現一個向大數據中心靠攏的發展趨勢，大型化、規模化的特點也會在此過程中更加明顯，原有基礎上的技術整合會面臨新的挑戰，因此在分析當前網絡技術發展的前提下，對5G網絡技術發展中的SDN、NFV及云計算進行技術架構的邏輯分析，力求通過其資源優化配置、無縫管理和高效對接實現技術融合應用創新，促進云計算的技術發展，實現更便捷的網絡傳輸要求，為大數據中心帶來能量的飛躍。
1 引言
在現代網絡技術中，新型市場需求刺激著網絡技術的應用發展。當前，市場經濟正朝多元化、信息化的縱深方向發展。IT領域如何應對當前信息傳輸、安全保護等方面的發展需求，成為未來幾年網絡技術發展的熱點問題。在云計算發展日益成熟的今天，如何將信息傳輸與資源存儲分離，實現靈活多變的轉發模式，這成為SDN(Software Defined Network，軟件定義網絡)技術發展的趨勢。數據傳輸與資源解耦，實現網絡信息架構的多元化發展，也成為未來幾年發展的趨勢。本文基于當前網絡技術的發展基礎，對5G網絡技術發展中的SDN、NFV(Network Function Virtualization，網絡功能虛擬化)及云計算進行技術架構分析，并總結這些技術在應用發展中的發展趨勢及核心優勢。
2 移動核心網絡架構現狀及其發展趨勢
移動互聯網不僅涵蓋了信息制作、傳輸、接受過程，而且還將應用在智能制導領域，這也成為今后IT領域新的發展熱點，將在未來幾年內引領互聯技術的發展。當前中國移動終端數量爆炸式的發展趨勢對于網絡架構及信息傳輸都是一種嚴峻的考驗，如何提高信息傳輸質量、信息容量并保障信息傳輸的安全與應用成為5G網絡架構中亟待解決的問題[1]。
隨著網絡用戶數量的激增，網絡資源傳輸與網絡架構之間如何協調發展以保障資源的傳輸與利用，已成為關系著網絡技術發展的關鍵要素。網絡架構關系著網絡傳輸的質量，并從一定程度上制約著當前網絡技術的發展。移動通信從2G、3G、4G到5G的跨越式發展，網絡架構的匹配和梳理都起著關鍵性的作用。在未來幾年內，5G網絡發展將成為主流趨勢。隨著網絡技術的革命，從接入到輸出都體現著技術的縝密程度。從網絡架構的核心技術發展角度來講，要優化網絡架構、提升傳輸質量及提高安全性能，從而滿足日益多元化的市場發展需求。但就目前的發展現狀來講，面臨著日益升高的成本壓力，包括材質、技術升級及后續維護費用等，且在現如今多網并存的現實狀況下，要求更低的時延、靈活的帶寬配置、虛擬化的網絡環境等。
從現有耦合網絡架構及垂直網絡體系建設現狀來看，高質量、高性能的傳輸架構對于當前的性能匹配有著極高的存在價值。針對5G網絡發展趨勢，亟待提高的是控制與傳輸的分離及靈活配置，這樣不僅能夠實現資源的靈活控制傳輸，而且也能夠根據技術的升級來進行網絡架構的梳理整合，進一步降低優化網絡配置帶來的經濟損失。整個網絡體系在實現內部功能切換的同時，也進一步迎合了外部網絡資源的更新換代。改進后的控制與傳輸體系架構不僅將包括SDN網絡架構技術，而且還有當前運用已經較為成熟的云計算技術。在垂直封閉的網絡架構中，管控分離不僅實現了信號傳輸的自由切換，而且也降低了維護升級的成本，進一步滿足了日益發展起來的多元化網絡需求，也在一定程度上提高了互聯網技術的可靠性[2]。
3 5G網絡中SDN、NFV和云計算標準化進程分析
3.1 廣義的SDN及標準化進程
在2015年，SDN網絡技術得到初步的應用實驗，這對于我國的互聯網技術發展是一次技術層面上質的飛躍。這一關鍵技術的核心在于將傳統的垂直控制結構分離開來，形成分成控制、應用及轉發三個獨立的運行單元，在實現了管控分離的同時，也進一步降低了網絡架構維護的成本。在這一技術應用過程中，通過運用網絡傳輸技術的可編程性實現對于整個網絡架構的整體控制。在之前標準化的網絡協議架構中，雖然ONF主導整個標準化進程，但是這本身并不完全等于SDN。在網絡核心技術層面，管控分離的核心在于通過編程的可操作性提高信心傳輸的靈活配置，提高網絡架構的資源利用效率[3]。
在當前SDN網絡架構協議的試運行階段，雖然網絡標準化協議還有待進一步放開，但是由幾大運營商主導的核心技術試驗應用已經到了初步商業化的階段。這不僅使得SDN技術的發展更加迅速，也對進一步調整互聯網架構、優化資源配置提供了無限的可能。在SDN南向接口協議中，由運營商主導的Opendaylight可以說是一種互聯網技術發展的嘗試和探索。這不僅對當前的網絡架構協議是一種很好的突破，而且也對進一步提升網絡安全打下了良好的基礎。當前階段，這一關鍵技術依然處在商業初步探索階段，但是其發展前景卻被普遍看好。
3.2 廣義的NFV及標準化進程
在5G網絡架構標準化進程中，要進一步降低硬件的維護成本，提高網絡資源的利用效率，這不僅考驗著核心技術人員的技術開發能力，而且也對當前的互聯網協議架構是一種考驗。NFV發展模式可以定義為通過優化硬件配置資源，從而達到進一步提高資源利用效率的目的。在網絡架構中，硬件配置維護由于成本很高，在資源整合過程中往往受限于硬件資源的配置而延長網絡架構的升級跨度。而運用NFV發展模式后，會最終降低網絡資源對于硬件配置的依賴，從根本上解決目前網絡資源架構遲滯化的現狀。軟件與硬件之間的解耦能在很大程度上降低兩者對彼此的依存程度。NFV發展模式是依托云計算及虛擬網絡配置發展起來的網絡架構模式[4]，在互聯標準化進程中，針對這一新興模式的發展，要不斷升級當前的核心技術，以優化配置各發展階段的網絡技術。最終在網絡發展模式升級后，可以實現虛擬架構、云計算、硬件資源之間的合理化配置，以提高整個網絡的安全性和穩定性。
3.3 廣義的云計算及標準化進程
目前階段，云計算技術已經在互聯網領域運用較為成熟。以美國為代表的西方國家將云計算的發展模式定義為按需計費。通過虛擬化的資源配置實現遠程訪問的個性化定制，這樣不僅提高了資源傳輸的效率，而且也優化了各種資源配置。針對未來的個性化發展訴求，各大運營商之間正在進行新型互聯網發展模式的技術研發和使用。在傳統的封閉化網絡結構中，各大運營平臺都是獨立的網絡平臺，這樣不僅使用成本高，而且也造成了硬件資源配置的極大浪費。隨著開放性互聯技術的發展，以云計算發展模式為代表的互聯技術發展形式贏得市場的普遍認可。針對當前互聯網技術的發展，5G網絡架構將在此基礎上提供更為開放、更為兼容的互聯網發展平臺，最終實現平臺間的資源共享，降低資源傳輸與整合的效率[5]。
4 5G中SDN、NFV和云計算的關系
近年來，隨著移動終端設備的不斷升級，對于網絡架構及信號傳輸均提出了更高的要求。如何在提高信號傳輸質量的同時有效提高信號傳輸的容量成為當前5G網絡發展需要解決的關鍵問題。在虛擬化的網絡平臺建設中，基于云計算的網絡擴容不僅實現了網絡資源對于客戶需求的有效適配，而且也進一步提高了網絡傳輸的安全級別。隨著市場經濟的深入發展，對于5G網絡的開發會愈發普遍，將會有更多的網絡供應商加入到技術開發的浪潮中來。從另一種角度來理解，當前的移動網絡發展將更為開放，在不斷滿足安全需求的前提下，有效提高資源多樣化形式，才是各大供應商更為關注的網絡運營問題。
在5G網絡技術發展過程中，云計算、SDN及NFV將成為未來網絡機構發展的核心趨勢。5G網絡架構的個性化、多樣化發展在未來幾年內將成為趨勢。如何迎合網絡技術的發展成為當前互聯技術發展的關鍵。NFV關鍵技術可以通過硬件配置和資源傳輸的解耦實現管控分離，這可以比喻為網絡架構中的每個單元;SDN技術通過升級網絡架構及優化硬件資源，實現信息的快速整合;云計算利用虛擬化的網絡空間，將資源進行優化整合，根據客戶的需求來按需分配網絡資源。其中，NFV、SDN、和云計算可以比喻成5G網絡架構中的點、線、面，這三項技術的協調配合最大程度上保障了網絡傳輸的質量，在一定程度上也進一步提高了網絡傳輸的質量，從根本上滿足了客戶需求多樣化對于網絡架構的要求。
5 結束語
隨著5G網絡技術的不斷發展，NFV和SDN兩項關鍵技術對于5G網絡的成功與否至關重要。由本文的分析可知，通過在云計算基礎上發展起來的網絡傳輸技術，利用解耦、重構的形式將資源儲存與傳輸進行有效地剝離，可最大程度上滿足移動終端用戶多樣化的網絡傳輸需求。采用可分離的控制形式不僅能降低網絡升級中對于硬件設備的依賴程度，而且能夠更加靈活地進行軟件的探究與實踐，在縮短研發時間的同時有效提高了網絡技術的開發水平，從而最大程度上契合時代的發展。
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