科普：构建5G网络的核心技术，NFV与SDN之间的关系

NFV、SDN是近年来信息通信行业兴起的热门技术，拥有极高的人气。尤其是5G时代到来后，两者的出现频率更是激增。

随着对这两个概念的深入了解，很多读者向我提出了这样的疑问——

NFV和SDN好像根本没有什么关系啊，为什么两者经常会一起以“NFV/SDN”的名义出现？它们真的有联系吗？是什么样的联系呢？

今天，小枣君就和大家聊聊这个话题。

首先，我们先简单回顾一下，NFV和SDN到底是什么。

什么是NFV

NFV，全称是 Network Function Virtualization，网络功能虚拟化。

这个词其实可以拆开来理解：网络功能，是指移动通信网络设备的功能。而虚拟化呢，是一个云计算技术。确切来说，是云计算的核心关键技术。

大家天天嚷嚷云计算，云计算的本质是什么？

所谓云计算，就是将计算资源从本地迁移到云端，实现“云化”。

计算资源，主要是指服务器。它拥有CPU、内存、硬盘和网卡，通过安装操作系统和软件，能够提供各种计算机服务。

但是，如果只是简单地将服务器硬件搬到云端机房，那不是真正的云计算，充其量只能叫做主机托管。这种方式，在调配资源时，缺乏足够的灵活性和效率。机器的硬件配置无法灵活变动，操作系统安装也很慢很费力，还不能随便改。

所以，云计算就引入了虚拟化技术。

虚拟化技术，就是物理服务器的基础上，通过部署虚拟化软件平台，把计算资源（类似CPU、内存等）、存储资源（类似硬盘）、网络资源（类似网卡）等资源进行统一管理，按需分配。

在虚拟化平台的管理下，若干台物理服务器就变成了一个大的资源池。在资源池之上，可以划分出若干个虚拟服务器（虚拟机），安装操作系统和软件服务，实现各自功能。

我们的移动通信网络，尤其是核心网，是由很多网元设备组成的。这些网元本身就是一台定制化服务器。网元上面运行的软件服务，确保功能得以实现。

以前，这些网元都是各个厂家自行设计制造的专用设备。现在，随着x86通用服务器硬件能力的不断增强，通信行业开始学习IT行业，引入云计算技术，使用x86通用服务器替换厂商专用服务器，将核心网“云化”。

核心网的架构设计也借鉴IT的微服务理念，变成了SBA架构（Service Based Architecture，即基于服务的架构）。简单来说，就是将“一个服务器实现多个功能”，变成“多个服务器实现各自功能”。N个虚拟机，N个功能，各自为战，相互隔离。

采用 NFV 技术，将通信设备网元云化，可以实现软件和硬件的彻底解耦。运营商不再需要购买厂商们制造的专用硬件设备，大幅降低了硬件资金投入。

NFV还具备自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等优点，可以大幅提升网络运维效率、降低风险和能耗。

因此，运营商对NFV技术需求强烈。除了核心网之外，运营商也在推动NFV在接入网的落地，也就是让基站也拥抱虚拟化。

什么是SDN

再来看看SDN。

SDN，Software Defined Networking，软件定义网络。或者也可以理解为，软件定义的网络、软件控制的网络、可编程的网络。

SDN的设计思路其实和NFV一样，都是通过解耦来实现系统灵活性的提升。NFV是软硬件解耦，而SDN是控制平面和转发平面解耦。

承载网的核心功能就是传输数据。传输的过程，就是不断路由和转发数据报文的过程。控制和转发，前者是命令，后者是干活。

传统网络中，各个转发节点（例如路由器、交换机）都是独立工作的，内部管理命令和接口也是厂商私有的，不对外开放。

而SDN网络，就是在网络之上建立了一个SDN控制器节点，统一管理和控制下层设备的数据转发。所有的下级节点，管理功能被剥离（交给了SDN控制器），只剩下转发功能。

SDN控制下的网络，变得更加简单。对于上层应用来说，即使网络再复杂，也是不可见的。管理者只需要像配置软件程序一样，进行简单部署，就可以让网络实现新的路由转发策略。如果是传统网络，每个网络设备都需要单独配置。

SDN的工作过程，是基于Flow（流）的。SDN控制器和下级节点之间的接口协议，就是OpenFlow。支持OpenFlow的设备，才能被SDN控制器管理。SDN控制的方式，就是下发FlowTable（流表）。

采用SDN之后，整个数据网络的灵活性和可扩展性大大增加。同时，SDN简化网络配置、节约运维成本的特点，也深受运营商的欢迎。

除了移动通信之外，很多广域网、城域网、专线业务都在拥抱SDN。例如现在炒得火热的SD-WAN，就是SDN引入广域网，取代昂贵的专线。

总之，SDN是今后数据通信网络发展的主要方向。

NFV和SDN的关系

好了，现在我们来说说NFV和SDN之间的关系。

按我个人的观点，NFV和SDN的关系，其实确实不大。两个技术，不仅实现原理不同，就连应用场景也不同。NFV是一个典型的计算技术，SDN是一个典型的网络技术。两者之间的关系，就好像服务器和交换机之间的关系。

放在ISO七层模型里，NFV是4-7层，SDN是2-3层，区别也很大。

站在移动通信的角度来看，NFV主要应用于核心网和接入网，SDN则主要应用于承载网，两者也是不同的领域。

既然两者差别那么大，为什么要经常放在一起说呢？

其实，主要是因为5G。

SDN是控制和转发解耦，NFV是软件和硬件解耦。两者都是解耦，目的只有一个，就是灵活化。而灵活化的目的，就是服务于网络切片。

▲5G网络切片

网络切片是5G的核心能力和关键特征。

之前吵得热火朝天的SA和NSA组网。NSA，是不支持网络切片的。只有SA，才支持网络切片。SA才是正宗的5G，NSA只能算是“半5G”或者“5G-”。

现在各大运营商都在拼命搞5G NFV核心网（参考前几天中国移动的NFV招标结果公布），也是服务于5G SA组网，为网络切片做装备。

与此同时，运营商的承载网改造也在如火如荼地进行之中。三大运营商主推的5G承载网方案，都有一个核心要素，那就是全面引入SDN。

总而言之，网络架构采用SA组网，承载网采用SDN，核心网采用NFV，是5G成为“真·5G”的先决条件。

虽然NFV和SDN没有归属关系和依赖关系，但互补关系和合作关系还是有的。

例如，NFV数据中心采用SDN之后，可以有效改善NFV网络的性能。此外，SDN虽然是网络设备采用，这些网络设备其实也可以像服务器一样引入虚拟化。换句话说，虚拟化也不局限于计算机。

NFV引领着未来的计算，SDN代表着未来的网络。两者携手，将开创一个前所未有的ICT新时代。