电信网络架构技术创新——基于SDN／NFV重构
新型网络架构发展研究丨中国工程科学
新型网络架构发展研究丨中国工程科学本文选自中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第4期作者：欧阳曼，刘江，廖新悦，黄韬来源：新型网络架构发展研究[J].中国工程科学,2022,24(4):12-21.编者按通信产业是建设网络强国、引领科技创新、驱动经济社会转型发展的重要力量。
新型网络架构依托未来新型网络与通信领域中具有重大变革前景的相关技术而形成的体系，是战略性新兴产业的重要发展方向。
新型网络架构与通信技术具有颠覆性，还可以支持涌现许多新的模式、应用和产业，将引发新一轮产业技术革命甚至成为经济发展的主要动力。
中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第4期刊发北京邮电大学刘江教授研究团队的《新型网络架构发展研究》一文。
文章阐述了新型网络架构内涵及代表性架构，涵盖信息中心网络、可表述网络、低轨卫星网络、服务定制网络、全维可定义网络、多模态网络，梳理了包括政策法规、行业发展、面临挑战在内的新型网络架构发展态势；提炼了确定性网络、分段路由、云计算与云网融合等关键技术以及加强科技专项牵引、推动应用示范等攻关重点举措。
文章建议，加强政策、法律、监管方面的统筹实施，培育新型网络架构产业的良性发展生态，推动“产学研”深度合作与军民功能结合发展，构建综合创新的人才队伍与科研团队。
一、前言通信产业是引领科技创新、驱动经济社会转型发展的核心力量，也是建设科技强国、网络强国的核心支撑。
发展通信产业对于促进现代化、工业化发展，培育和壮大战略性新兴产业，提高国家通信安全保障能力及国际竞争力都具有重要意义。
随着互联网承载的服务类型快速增加，网络已不仅是数据传输通道，更成为采集、传输、存储、处理于一体的信息平台，相关的新技术、新架构、新应用蓬勃发展。
卫星通信、光纤通信、第五代移动通信（5G）、虚拟现实/ 增强现实（VR/AR）等技术和场景，也为通信服务业的创新发展提供了新增支持。
伴随着新型网络的快速发展态势，网络架构与技术的需求也趋向多样化。
基于SDN的通信电子网络架构设计
基于SDN的通信电子网络架构设计通信电子网络是现代社会必不可少的组成部分，而网络架构设计的重要性也愈加凸显。
传统的网络架构设计面临着诸多挑战，如网络流量的激增和复杂的管理等问题，这些问题会给网络的安全和稳定性带来巨大的威胁。
随着SDN（软件定义网络）技术的发展，基于SDN的通信电子网络架构设计成为了一种十分有前途的解决方案。
1. SDN技术概述SDN技术是一种网络架构设计方法，它的目的在于通过将控制平面与数据平面分离，充分发挥网络架构的灵活性和可控性，提高整个网络的可靠性和性能。
在传统的网络架构中，路由器和交换机等网络设备负责自主维护整个网络的路由和转发功能，不利于网络管理的协调和集中化控制。
而SDN技术则将路由和转发的任务从网络设备中抽离出来，转移至集中控制器中统一管理。
2. 基于SDN的网络架构设计基于SDN的通信电子网络架构设计主要包括两个部分：网络控制器和网络设备。
网络控制器通过集中化的方式统一管理和控制网络设备，网络设备则负责网络流量的处理和转发。
由于SDN控制器具有集中控制和可编程等特点，因此可以对网络设备进行灵活的编程和管理，可以根据需求自由灵活地改变网络拓扑结构和流量控制策略，提高网络的灵活性和可控性。
3. 基于SDN的网络安全通信电子网络在信息传输和数据存储方面极为重要，网络安全问题始终是一个重要的话题。
基于SDN的网络安全解决方案可以在架构设计的基础上进行优化和加强。
与传统网络相比，SDN网络具有更为开放的结构和更丰富的应用场景，也因此网络安全问题更为重要。
针对SDN网络中的安全问题可以采用多种方式进行解决，例如基于流量控制的安全策略和网络虚拟化的安全方案等。
4. 基于SDN的网络优化基于SDN的网络优化主要包括网络流量调度和端到端服务质量控制。
SDN网络的控制器通过管理网络设备中的流量转发表实现对网络流量的调度和控制，可以优化网络的性能和资源利用率。
同时，SDN技术也可以支持端到端的服务质量控制，保证网络服务质量的稳定性和可靠性。
基于SDN/NFV的未来网络实验平台
Future network experiment platform based on
SDN/NFV
作者： 魏亮[1];李蓉[1];吴正东[1];张玉亮[1];程智炜[1];黄韬[2]
作者机构： [1]江苏省未来网络创新研究院,江苏南京211100 [2]北京邮电大学,北京100876出版物刊名： 电信科学
页码： 39-47页
年卷期： 2017年 第4期
主题词： 软件定义网络 网络功能虚拟化 虚拟网元 网络服务编排
摘要：依据SDN/NFV集中管控、动态、灵活、高效、可编排等特点,提出了基于SDN/NFV 技术的未来网络实验平台的构建方案。
该平台主要采用Open Stack和Open Daylight的开源架构,同时研发设计SDN跨域虚拟网络通信、虚拟网元管理以及网络服务编排三大关键技术,实现了底层异构资源的实时动态管理与开放共享。
同时,根据实验用户对网络资源的需求,灵活按需编排各种网络资源与SFC服务,为用户提供端到端的网络实验验证服务。
传送网基于SDN、NFV技术向NovoNet网络演进探讨
目
≈
口 ＃ ￥
中 珥
疑 忡 盘 潭
堪 用 记
边缘 Ｔ Ｉ Ｃ ：面 向咧网 、 动 、内容 人 怵 ， 以终结媒体流功能为主
图ｌ Ｓ Ｄ Ｎ、Ｎ Ｆ Ｖ 技术特点 图
０５
汇聚 Ｔ Ａ Ｃ ：实现接入 网的业务流汇聚和收敛功能 ，
并疏导至 Ｔ Ｉ Ｃ 机房
线 等需 求 ，对 网络 资源提 出了 灵活 调度 、网络路 径 智 能控制 的需求 ，驱 动现 有的传送 网络向Ｎ ｏ ｖ ｏ Ｎ ｅ ｔ 网络演 进 ，使 之具 备以 内容和 流量 为导 向 。围绕 分层 的数 据
中心构 建的新网络 架构。
１ 基于Ｓ Ｄ Ｎ、 ＮＦ Ｖ 技 术 的Ｎｏ ｖ ｏ Ｎｅ ｔ 网络 架 构
大带宽 、低时延 、高可靠 、快开 通的需求 ，驱动现有传送 网架构 演进 。对现有传送 网 构 演进 ｍ以 捉 悃磨
的配套建设满足传送网架构的演进进行了探 讨。 关键词 ：Ｓ Ｄ Ｎ Ｎ Ｆ Ｖ Ｎ ｏ ｖ ｏ Ｎ ｅ ｔ 集群 ｆ ｕ ｌ ｌ — ｍ ｅ ｓ ｈ Ｔ Ｉ Ｃ Ｔ Ａ Ｃ 数据 中心
覆 盖 习 尸 数 量（ 万 ） 杌 数 ）
政 主 用 专 靖 抚
墓
迁 Ｉ ｃ １ ０ （ ＿ ∞ １ ０ １ ０ ９ 锄
皂 恒 寸 耗 目 盼 商
（ 腊 ） （ 互 毫（ Ｋ Ｖ Ａ ｊ
景 重 要 袁
－ 丑 置 ｛
接入Ｔ ＡＣ ：实现 备类客户接 入 （ 物理能 力受限于
传输距离 ，光纤芯数等 ） 表ｌ Ｎ ｏ ｖ ｏ Ｎ ｅ ｔ 网元定位与 目标放 设备
琦攮
Ｉ ｌ 棒 制 管 峭 幢 能 拄 Ｔ １ ｒ 心， 上要 碾拽 ｆ栈 心节直 设籍的 ｉ ； 设 捧、艰拽 删， 业蚌 ｑ 。 ． ｌ Ｉ乐
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术5G SA(软件定义网络架构)的网络架构和关键技术基于已存在的4G网络架构，但有所不同。
5G SA网络架构采用3层结构：网络边缘、核心部分和网络支持部分，并且每一层上都结合了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的技术。
网络边缘部分主要由设备组成，比如用户设备，路由器，调制解调器，接入控制器，安全和正确的五金。
802.11ac Wi-Fi设备等。
核心网络部分由可编程的控制器和节点组成，它们是用来处理大量流量的基础元素，它们之间以及边缘设备之间通过子网链路连接。
这些子网链路经过加密，它们会根据不同的报文类型寻找最佳路径，从而提高通信效率和安全性。
网络支持层包括软件控制器、虚拟化服务节点（VSN）和网络协调节点（NCN）等，它们之间也可以通过子网链接互相连接，来处理和确定合适的路径。
此外，还有用于安全处理和n次更新的核心服务器（CMS），以及用于处理和部署VSN、NCN和其他节点的核心服务器（CRS）。
关键技术方面，5G SA采用了SDN和NFV以及其他新型网络技术，其中SDN是一种分布式网络架构，可以让网络设备的管理更加有能力，更容易部署新的网络服务，并且能够动态改变网络路由。
而NFV则利用软件定义的虚拟网络设备，能够把网络的控制和管理任务完全虚拟化，建立一种业务分离的机制。
此外，还采用了其他新型技术，如：移动边缘计算（MEC），分布式拓扑重构（DTR），混合虚拟分组网络（HVGN），虚拟网络分段（VNS），多层路由协议（MLRP），供应链管理系统（SCMS）等。
这些新型技术的主要作用是提高网络的运行效率，同时基于SDN和NFV技术而建立的高统一的分布式架构，确保系统可以实现更高的性能和稳定性。
计算机网络的SDN与NFV技术
计算机网络的SDN与NFV技术在当今数字化时代，计算机网络已经成为人们工作、生活不可或缺的一部分。
随着互联网的快速发展，人们对于网络的需求也越来越高。
为了满足广大用户对于高速、高效、安全的网络需求，SDN（软件定义网络）与NFV（网络功能虚拟化）这两项技术被广泛应用于计算机网络领域。
一、SDN技术SDN技术是一种将网络控制与数据转发分离的新型网络架构。
传统网络中，网络控制和数据转发是耦合在一起的，而SDN通过将网络控制从数据平面中剥离出来，使得网络的控制变得集中化、集约化。
SDN采用了控制器、交换机和应用程序之间的分离，实现了对网络设备的统一控制和管理。
SDN技术的核心思想是将网络的控制逻辑抽象出来，通过软件定义的方式进行网络的控制和管理。
SDN的控制器作为网络的大脑，可以通过中央控制器对整个网络进行动态管理和控制。
而传统网络采用静态的策略进行管理，缺乏灵活性和可扩展性。
SDN技术的优势体现在以下几个方面：1. 灵活性：SDN的控制器可以根据网络需求进行灵活的网络流量调度和路由优化，提高网络的灵活性和可用性。
2. 可编程性：SDN可以通过控制器实现对网络的编程，使得网络可以根据不同的应用需求进行个性化定制。
3. 高可靠性：SDN的控制器可以通过实时监控网络的状态，并根据需要进行故障恢复和路由切换，提高网络的可靠性和容错性。
4. 安全性：SDN技术可以提供对网络流量的细粒度控制和安全隔离，有效地应对网络安全威胁。
二、NFV技术NFV技术是一种将传统的网络功能从专用硬件设备中解耦出来，将其以软件的形式虚拟化部署在通用服务器上的技术。
传统的网络功能设备通常包括防火墙、路由器、负载均衡器等，这些设备通常需要昂贵的专用硬件设备来支持。
而采用NFV技术后，这些功能可以以软件的形式在通用服务器上运行，从而减少了硬件设备的成本。
另外，通过虚拟化技术，还可以更灵活地调整网络功能的规模和资源分配，实现网络功能的弹性伸缩。
SDN概述——精选推荐
SDN概述SDN的典型架构可分为三层，最上层为应⽤层，包括各种不同的业务和应⽤；中间的控制层主要负责处理数据平⾯资源的编排、维护⽹络拓扑和状态信息等；最下层的基础设施层负责数据处理、转发和状态收集。
除上述三个层次外，控制层与基础层之间的接⼝和应⽤层与控制层之间的接⼝也是SDN架构中的两个重要组成部分。
按照接⼝与控制层的位置关系，前者通常被称为南向接⼝，后者则被称为北向接⼝。
其中ONF在南向接⼝上定义了开放的OpenFlow标准，⽽在北向接⼝上还没有统⼀要求。
因此，ONF SDN架构更多的是从⽹络资源⽤户的⾓度出发，希望通过对⽹络的抽象推动跟快速的业务创新。
OpenFlow标准OpenFlow标准描述了OpenFlow交换机的需求，涵盖了OpenFlow交换机的所有组件和基本功能，并且对远程控制器管理OpenFlow交换机采⽤的OpenFlow协议进⾏描述，即OpenFlow协议⽤来描述控制器和交换机之间交互所⽤的信息的标准，以及控制器和交换机的接⼝标准。
OpenFlow交换机包括⽤于查找和转发数据部分组成的⼀个或多个流表，以及与外部控制器进⾏通信的OpenFlow信道，交换机与控制器进⾏通信以及控制器管理交换机均采⽤OpenFlow协议。
OpenFlow交换机的主要组件：2012年6⽉发布了OpenFlow1.3，主要针对SDN的基础设施层的转发⾯抽象模型进⾏了定义，将⽹络中的转发⾯设备抽象为⼀个由多级流表驱动的转发模型。
OpenFlow多级流表转发模型如下图：OpenDaylightOpenDaylight开源联盟⾪属于Linux基⾦会，旨在提供⼀个⽀持SDN的⽹络编程平台，并且为NFV及更多的不同⼤⼩共和规模的⽹络创建⼀个可靠的基础平台。
OpenDaylight最新平台总体架构：SDN 的三个特征。
1. ⽹络开放可编程：SDN 建⽴了新的⽹络抽象模型，为⽤户提供了⼀套完整的通⽤API，使⽤户可以在控制器上编程实现对⽹络的配置、控制和管理，从⽽加快⽹络业务部署的进程。
基于SDN和SDP的工业互联网方案
基于 SDN 和 SDP 的工业互联网专网方案引言达闼科技全球首创的云端智能机器人，将机器人认知系统放在云端，传感器、驱动等硬件放在机器人本体上，通过安全高速通信网络将二者连接起来，实现云端操控机器人的能力。
这种新型的云端智能机器人将可满足在社会服务、医疗康复、救灾救援、公共安全、教育娱乐等领域的不同场景需求。
云端智能平台即云端机器人远程操控开放平台，结合云端智能的机器视觉和听觉的基础操控能力，吸引和聚集一批合作伙伴的领先的人工智能（以下简称：AI）技术能力和机器人应用，构造一个最领先而又具有实用支持的云端智能机器人运营体系。
本测试床项目希望结合移动物联网和专网，并引入SDN 和 SDP 设计思想，实现机器人智能终端的区块链接入认证，为机器人应用提供高安全、高可靠、高质量的网络传输保障。
一、关键词SDN，SDP，区块链，工业互联网专网，移动物联网四、测试床项目目标和概述当前工业互联网传输大多数采用公众互联网，公众互联网存在传输质量不稳定、访问慢等问题，安全问题更加突出。
该测试床项目基于机器人的应用，结合移动物联网与基于SDN/SDP 的工业互联网专网，构建端到端与Internet 完全隔离的安全网络，并通过骨干专网保障机器人应用端到端传输的质量。
五、测试床解决方案架构(一) 测试床应用场景测试床应用场景：工业机器人或智能终端通过移动物联网卡接入到工业互联网专网，网络接入部分融合基于区块链实现的去中心化认证方式，核心骨干专网利用SDN/NFV 的部署思想，云平台则与专网一体化部署，最终实现特定的工业数据的安全的、可靠的、高速的传输。
(二) 测试床重点技术1）基于区块链实现的去中心化接入认证SDP（软件定义边界，Software Defined Perimeter）是CSA（云安全联盟，Cloud Security Alliance）制定的一套可按需动态配置的网络安全隔离框架，将需保护的网络和服务与不安全的网络环境隔离以抵御各种网络攻击。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ ０１ ６亟
青 海师 范大 学 学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｑｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
第 ４期
２ ０１ ６ ＮＯ ．４
２ Ｓ ＤＮ ／ Ｎ Ｆ Ｖ 的引 人
网络架 构是 一 整套 高层 次 的抽 象设 计准 则和 演进 目标 ， 用来 指 导 网络 的技术构 思 和设 计 ， 特别是 协议 和
算 法 的工 程设 计 ． 网络 架构 确立 了技 术方 向和后续 技 术设 计 的基 础 ， 它 不仅 仅 是 一套 抽 象 的准则 和 目标 ， 而 且 是应 用 于每 一个 技术 决 定 的基 础 ．
中国 电信资 本 开 支 （ Ｃ ＡＰ Ｅ Ｘ）和 网络 运 营 支 出 （ ＯＰ Ｅ Ｘ）居 高 不 下． 面对 大 量 不 同 厂 家 、 不 同设 备 的采
购、 设计 、 集成 、 １ ０Ｔ、 部署 配 置 、 维护 运行 、 升级 改造 ， 造 成 导致 居 高不 下 的 Ｃ ＡＰ Ｅ Ｘ和 ＯＰ Ｅ Ｘ， 面对 云计 算 和 移 动互 联 网更 加 动态 的要 求 ， 没有 自动 化将 无法 想象 ．
关键词 ： 网络 架 构 ； 重构 ； 软 件 定 义 网络 ； 网络 虚 拟 化
中 图 分类 号 ： Ｔ Ｎｇ Ｉ ５ ． ０ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ —７ ５ ４ ２ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ４ —０ ０ ４ ｌ —Ｏ ４
１ 现 有 电信 网络 存 在 的 主要 问 题
电信 网网元 是 软硬件 垂 直一 体化 的封 闭架 构． 为满 足不 同业 务 、 接入方 式 、 质量 安 全等需 求 ， 引入 了大 量 不 同 的控制 协议 ， 且 绑定 于特 定转 发协 议 ， 代码 直接 写入 硬件 ， 构 成控 制转 发一 体化 的封 闭架 构 ， 导致设 备 日 益臃 肿 ， 扩展 性受 限 ， 功耗 很 大 ， 性 能提 升 空间小 ， 技 术进 步慢 ， 创 新难 ， 价格 昂贵． 一 旦部 署就 锁定 于厂 家． 这 样 一来 ， 不仅 硬件 设备 数 量越来 越 多 ， 网络结 构也 越来 越 复杂 ． 网络和业 务 形成 了烟 囱群 ． 新 业务 、 新 功能 、 新性 能 的提供 往 往需要 开 发新 协议 和新设 备 ， 造成 设备 种类 和数 量 大量 繁衍 ， 外加 部 门上 下分 割 ， 形 成 大批 独立 封 闭的 网络 和 业 务烟 囱群 ， 成 本高 、 资源 不 能 共享 、 利 用 率低 ， 网络 和业务 难 以协 同和 融合 ， 无 法 以互 联 网时 间快 速适 应业 务 和应用 及使 用模 式 的快速 变化 ．
１ ． １ 网络架 构僵 化 。 难 以支撑 互联 网发 展
现 有 电信 网络 ， 网络 复杂 、 刚性 而 昂贵 ． 主 要是 由大 量单 一功 能 的 ， 昂贵 、 专 用 的硬件 设备 构成 ． 设 备几 十
பைடு நூலகம்
类、 数百 万 台 ， 还 在 不断繁 衍 ． 网络 一 旦建好 ， 难 以变 动 ， 无法 快速 配置 资源 ， 支撑 不 了应 用层 的快 速发 展．
２ ． １ 网络 架构 重构 的 内涵
网络是 运 营商 的最 大 核心 资源 ， 也是 实现 战略转 型 的主要 抓 手． 网络 架 构 是 网络 的灵 魂所 在 ， 决 定 了 网
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６— １ ０— ２ ０
作者简介 ： 李 明燕 （ １ ９ ８ ２一）女 ， 河南焦作人 ， 讲师 ． 研究方 向： 移动通信 、 通 信 光 缆 线 务 工 程
当前 最 大 的热 点 ， 以Ｓ Ｄ Ｎ 等 为标 志 的新 一 代 电信 网 ， 为 电 信 网 的转 型 和新 生提 供 了史 无 前 例 的机 遇 ． Ｓ Ｄ Ｎ和 ＮＦ Ｖ通 过 充 分 整 合 网
络 组 件 去 解 决 传 统 网络 不 足 的 问题 ， 实现 复 杂 网络 的能 力 开放 ， 提升业务上线速度 ， 简化运维 ， 降 低 ＴＣ Ｏ等 突破 ．
１ ． ２ 网络 问题 的 分本 症结
设 计 理念 较 Ｉ Ｔ业落 后 ３ Ｏ 年． Ｉ Ｔ业 采用 开放 的架 构 ， 开放 的强 壮产 业链 ， 技 术业 务创 新活 力强 ； 而 电信业 封 闭的架 构 ， 封 闭 的弱化 的产 业链 ， 追求 高性 形 成复 杂而 昂贵 的庞 大 网络． 低 成 本与 高性 能 的追 求 ， 导 致 了 电信 业发 展 方 向． Ｉ Ｔ业 更重 成 本 ， 性 能 和 可 靠性 要 求 适 度 即 可 ， 采用 标 准Ｉ Ｔ 设备 ； 而 电信 业更 重性 能 ， 过度 设计 ， 开 发 和沉淀 了大量不 必 要 的功能 ． 成本 降速 比 Ｉ Ｔ业慢 １ ０倍．
电信 网 络 架 构 技 术 创 新
一
基于 Ｓ ＤＮ／ ＮＦ Ｖ 重构
李 明 燕
（ 青海建筑职业技术学院 ， 青海 西宁
８ １ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ： 现 有 的 电信 网络 架 构 网络 复 杂 、 网元 封 闭 、 无法快速配置资源 ， 难 以支 持 互 联 网 ＋ 时 代 的 网 络 需 求 ． 网 络 架 构 重 构 已成 为
４ ２
青 海师 范 大学 学报 （ 自然科 学版 ）
２ ０ １ ６血
络 的竞争 力 和发 展潜力 ， 因而 网络架 构 的创 新是 根本 性 、 战 略性创 新 ， 也是 解 决 当前 网络所 面 临 问题 的关键 ．
网络 架构 重构 、 重 设计 、 重 定义 已成 为全 球 电信 网络 技术 创新 的大潮 流 ， 也 是 网络 转型 的深 化 和突 破．