一场即将开始的革命——网络软件化

“网络软件化”（Network Softwarization）的概念在过去几年中获得了巨大的吸引力，为软件定义网络（SDN），网络功能虚拟化（NFV）等技术提供了一个总称，这些技术独立但又相互补充。它被认为是互联网，5G移动网络以及数据中心网络发展的关键概念。

什么是网络软件化？

在FG IMT-2020 “Report on Standards Gap Analysis”中，网络软件化的定义是一种通过软件编程来设计、实现、部署、管理和维护网络设备和网络组件的总变革趋势，在网络设备、组件的整个生命周期中，利用软件的灵活性和快速性，为网络和服务结构的重新设计、优化成本和过程，实现自我管理，为网络基础设施带来附加值创造了条件。

这个术语最初是在2015年学术会议NetSoft上提出的，这是第一届IEEE网络软件化会议，目的是为了将更广泛的利益包含在以下方面：网络功能虚拟化（NFV）、软件定义网络（SDN），虚拟化网络（NV）、移动边缘计算、云和物联网技术。

网络软件化的驱动因素

网络产业正在经历着与80年代计算机产业相似的重大变化。在过去的几十年中，网络产业一直处于类似于计算机行业的情况。网络所有者和运营商一直依赖少数供应商提供专有的垂直集成硬件、操作系统和控制特性，这些供应商的可编程性有限或没有。由于缺乏网络的可编程性、控制不灵活，以及网络运营商需要采用繁琐的手工配置方法来提供和管理网络服务，所以导致了业务复杂性增加，并延长了新服务的上线时间。

目前网络软件化的趋势是通过分离网络功能、服务所依赖的硬件和实现控制网络功能、服务的软件，将网络产业转变为一个开放的生态系统。它帮助网络所有者和运营商，加快创新步伐，使网络硬件和软件的供应链多样化，并推动网络转变为一个能够支持新兴物联网和数据科学应用的高能力平台。

SDN、NFV与更广泛的网络软件化

软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）可以看作是网络软件化总体趋势转变的不同表现，它深刻地影响和沟通了电信业和IT行业。

SDN包含三个原则：控制和包转发的分离；集中控制；通过定义良好的接口对网络行为进行编程的能力。与传统的分布式网络不同，SDN控制平面是一个以软件方式实现的逻辑集中控制器。控制器运行在单个或集群的服务器上，具有网络的全局视图，并根据操作策略进行流量管理决策。分组转发（数据平面）与传统网络相比要简单得多，它是由通用交换设备提供的，这些设备主要使用廉价的交换机芯片来实现流量的高效转发。通过编程来实现对流量的处理。这种对网络进行编程的能力使创新更快，从而提高了响应能力、安全性、效率和成本效益。

NFV将网络功能虚拟化，如负载平衡器、防火墙、入侵检测系统和信令系统，这些功能以前是由专用硬件提供的，现在通过虚拟机上运行的软件来实现。因此，NFV通过软件取代专用硬件来减少资本支出。它还利用在云计算中的虚拟化所带来的效率，如规模经济、灵活性、定制和弹性等，降低了运营开支。

SDN和NFV共同推动了网络的软化，即软件控制网络流量的处理，通过软件处理为这些流增值，并协调资源的动态分配，以满足客户应用程序的需要，同时通过在融合的网络和云基础设施中正确地调整包和优化包处理，提高能源效率。

5G中的网络软件化

“网络软件化”提供的基本能力就是[ITU-T Y.3011]，[ITU-T Y.3012]中定义的“切片”。 切片允许在基础结构中存在逻辑上隔离的网络分区（LINP）。考虑到5G系统所支持应用程序的广泛性，有必要将切片的概念扩展到更广泛的用例，并且还需要解决如何组合和管理基础架构上“片”的问题。

图源于5GMF White Paper, Section 12 Network Technology for 5G

上图中说明了5G系统的网络软件化视图，它包括在物理基础设施上创建的几个片和“网络管理和编排”框。切片是链路连接的虚拟化或物理网络功能的集合，它构成网络系统。在该图中，片A包括无线接入网络（RAN），移动分组核心，UE（用户设备）/设备和云。 “网络管理和编排”框管理切片的生命周期：创建，更新和删除。它还管理物理基础架构和虚拟资源，物理基础架构的抽象。物理基础设施包括计算和存储资源，比如UE /设备（例如传感器）和数据中心， RAT，MFH，MBH和传输的网络资源。应当注意，计算/存储资源和网络资源都是分布式的，可以在任何需要的地方使用虚拟化网络功能。

另外，虚拟化网络功能和其他功能都由切片控制。它通过适当地配置实体来监视整个网络系统。它可能包括网络层控制和服务/应用层控制。在某些情况下，它使部分的基础设施具有服务感知能力。

网络软件化将为管理“片”的生命周期奠定基础，以极其灵活的方式支持各种服务，同时保证物理基础设施的效率。

IEEE网络软件化会议

SDN，NFV，云 /边缘计算对网络的长期影响是，大多数网络和服务功能都可以虚拟化，动态地放置在底层的物理基础设施上，并通过开放的控制和管理接口进行访问。这将使目前基于资本支出的业务模式转变为基于业务前景的业务模式。它还会降低新网络设备制造商和运营商的进入网络行业的门槛。利用高水平的自动化、增强的灵活性和可编程性，可以重塑未来的网络架构，加速服务部署，并促进基础设施管理。这种新环境对核心和边缘网络都产生了深刻的影响，并会改变企业通信的方式。

在此背景下，第一届IEEE网络“软化”会议NetSoft诞生了，这是一项跨社会IEEE全球计划，旨在解决有关SDN和NFV的主要技术经济问题。第一届IEEE网络“软化”会议是在2015年召开的，此后一直延续至今。

在2019 NetSoft会议上，参会者将有机会感受到人工智能相关算法、自动驾驶和自主网络、基于策略的网络管理、动态网络切片配置等领域的最先进发展，以便建立健壮、可靠、软化的网络。

软件定义网络（SDN），网络功能虚拟化（NFV）和云、边缘雾计算正在推动电信和ICT行业前所未有的技术经济转变。网络软件化和可编程性有望降低运营成本，提供更好的灵活性并带来新的服务范例。特别是，它们有助于实现5G基础设施的部署，将高数据速率的移动服务覆盖到物联网，这有望加速所有行业的数字化转型。因此，网络软件化将带来新的服务模式和新的价值链，从而产生新颖的商业模式和显著的社会经济影响。

参考
1.http://netsoft2019.ieee-netsoft.org/about/
2.https://blog.csdn.net/lurryjing1987/article/details/83685381
3.https://5gmf.jp/wp/wp-content/uploads/2017/10/5GMF-White-Paper-v1_1-All.pdf
4.https://www.ecnmag.com/blog/2015/03/how-softwarization-will-affect-internet-things