什么是5G?
5G 是面向 2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统. 根据移动通信的发展规律,5G 将具有超高的频谱利用率和能效, 在传输速率和资源利用率等方面较 4G 移动通信提高一个量级或更高, 其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高。5G 移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合, 构成新一代无所不在的移动信息网络, 满足未来 10 年移动互联网流量增加 1000 倍的发展需求. 5G 移动通信系统的应用领域也将进一步扩展, 对海量传感设备及机器与机器 (M2M) 通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一. 未来 5G 系统还须具备充分的灵活性,具有网络自感知、自调整等智能化能力, 以应对未来移动信息社会
难以预计的快速变化
5G与4G的性能比较
5G发展的3个维度
- 通过引入新的无线传输技术将资源利用率在 4G的基础上提高 10 倍以上;
- 通过引入新的体系结构 ( 如超密集小区结构等) 和更加深度的智能化能力将整个系统的吞吐率提高 25倍左右
进一步挖掘新的频率资源 ( 如高频段、毫米波与可见光等), 使未来无线移动通信的频率资源扩展 4 倍左右
5G网络架构
- 超密集异构网络技术
- 自组织网络技术
- 软件定义无线网络
- 内容分发网络
- D2D 通信
- M2M 通信
- 信息中心网络
- 移动云计算
- 情境感知技术
SDN/NFV
SDN产生背景
传统的网络的运作模式是静态的,网络中的设备是决定性的因素,控制单位和转发单位紧密耦合。网络设备的连接产生了不同的拓扑结构,不同厂商的交换机模型也各不相同,导致目前的网络非常复杂。网络设备所依赖的协议由于历史原因,存在多样化、不统一、静态控制和缺少共性的问题,这进一步加大了网络的复杂性。在网络中增删一台中心设备是非常复杂的,往往需要多台交换机、路由器、Web 认证门户等等。这些因素都导致传统的通信网络适合于一种静态的、不需要管理者太多干预的状态。大数据应用依赖于两点,即海量数据处理和预先定义好的计算模式,分布式的数据中心和集中式的控制中心,必然导致大量的数据批量传输及相关的聚合划分操作,这对网络的性能提出了非常高的要求,为了更好的利用网络资源,大数据应用需要按需调动网络资源。
归结以上问题,实际上是网络缺乏统一的" 大脑" 。一直以来,网络的工作方式是:网络节点之间通过各种交互机制,独立的学习整个网络拓扑,自行决定与其他节点的交互方式;当流量过来时,根据节点间交互做出的决策,独立的转发相应报文;当网络中节点发生变化时,其他节点感知变化重新计算路径。网络设备的这种分散决策的特点,在此前很长一段时间内满足了互联互通的需要,但由于这种分散决策机制缺少全局掌控,在需要流量精细化控制管理的今天,表现出越来越多的问题。 在此背景之下,SDN
SDN三大架构
ONF架构
ONF 在 SDN 中的地位自然是不需要怀疑的,一方面是它对 SDN 的发展所作出的贡献,一方面也是因为它的参与者涵盖当今大部分知名企业。
ETSI NFV 架构
ETSI 是欧共体委员会批准的一个在网络领域极具影响力的标准化组织,早年它便因为网络架构的各种不合理因素而提出了 NFV 架构草案,利用软件技术来弥补现存网络中的不足。
Open Day Light 项目架构
Open Day Light 项目在各大公司的参与和推动下,仅充分体现了 SDN的魅力,也体现了各大企业的防御战术。
ONF架构
ONF 定义的 SDN 框架层次简单而且明晰:应用层,是由用户按需主导的业务和应用的集合;控制层,主要是 SDN 的核心——控制器,不仅对整体网络拓扑和资源进行监控和管理,也需要对上提供一个完整的交互平台;基础设施层,由 Open Flow 交换机为核心而组成的通信基础,向上提供服务并执行命令。在ONF 定义的 SDN 框架中,南向接口即控制层与基础设施层的接口,ONF定义了其标准为 Open Flow,北向接口即控制层与应用层的接口,接口要求并未统一。
ETSI NFV 架构
NFV 的重点是网络功能的虚拟化,以网络架构底层(第 1-3层)技术为基础,重点分析网络中第 4-7 层的业务应用,从NFV 的草案中可以很明显的看出 ONF 提出的三层 SDN 框架的影子,转发层面和控制层面都是分离的,并且其虚拟化基础设施管理/编排系统类似于SDN 应用层的虚拟化架构的管理和编排。NFV 体现的是运营商的角度的 SDN 架构,在南向接口上并不单一的限定 Open Flow 标准,因为像 For CES 等都已经在传统网络中。
得到了认可,如果只采用 Open Flow 是不现实的。此外,NFV 将控制层进行了细分,充分体现了运营商在部署时避免厂商依赖,实现高效管理和按需交付业务的商业化需求。因此,NFV 是 SDN 框架应用的典范,充分体现了 SDN 作为一种框架理念,而不是一种技术的概念。这对 SDN 的应用给予了宝贵的参考意见。另外,NFV 只是采用了 SDN而成为 SDN 的应用创新典范,但是并不表示 NFV 一定要采用 SDN 才能实现。
OpenDayLight项目架构
ODL 架构的控制器采用的是 Cisco 的 One PK架构,对比 One PK 架构和 Open Day Light 系统平台的架构就可以看出两者
的相似点了。思科的 One PK 采用多层次的实现方案,中间层是系统实现层,然后向下层提供网络接口,向上层提供业务开放接口。通过思科操作系统和硬件平台进行深入的编程访问才实现了 One PK,用来辅助网络系统应对 OpenFlow 在网络架构和设备等方面带来的巨大挑战和冲击。而相对的,Open Day Light 系统平台共有三个部分,北向接口及内置的应用程序和服务、中间核心的网络和平台服务部分,以及最下层的南向接口。这与One PK 在层次结构上几乎是相同的。Open Day Light 在南向接口方面体现了一个事实:交换机上并不仅仅运行转发面的软件,同样有协议在运行。尽管 SDN 的本质是管理面和转发面分离,但是协议控制面可以和管理面一起,也可以和控制面一起,具有非常大的机动性,这也为 SDN 框架的扩展提供了更多的可能性。
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