云计算核心技术剖析

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云计算核心技术剖析范文第1篇

2013年8月《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》出台，为信息产业的发展指明了道路，也为各企业的规划提供了指导。在本届大会上，来自信息产业的领导型企业高层、全国各地企业代表、行业信息化用户等都围绕这一发展趋势展开热烈讨论。

中国信息产业经济年会始办于2001年，迄今已举办了12届，已经成为中国信息产业界的年度盛会，是信息产业群体创新交流的重要平台。

在本届年会上，知名专家和业内代表就如何在宏观环境下推动中国信息产业的继续进步、以及企业该如何驱动实体经济健康、良性发展等问题进行了深度研讨。

当晚"成功企业家之夜颁奖典礼"上，主办方还隆重揭晓了荣获2013年度中国信息产业奖项的各项评选结果。（王柳）

关键词

云巢iPC在线体验平台

本刊讯 针对传统PC数据安全性低、总体拥有成本高、管理维护复杂、能源消耗高等问题，近日，北京云巢动脉科技有限公司（以下简称云巢科技）在京召开会，正式推出全球首个“线上PC”体验平台。

iPC在线体验平台主要包括iPC云数据中心、iPC运营中心、iPC云接入等几个部分。通过云数据中心、运营中心、云接入三者的有机结合，以云巢十大核心技术为依托，将计算、存储和网络的基础资源整合在一起，通过互联网的方式为企业、个人提供云端PC服务。该平台具有自助式服务、数据安全保障、自动故障恢复和动态调整资源等高级功能。（刘琼）

关键词

云服务平台

本刊讯 作为下一代互联网关键技术，SDN的本质是提升网络对业务的快速灵活响应和对业务创新的快速支持。但目前的全球通用方式是采用OpenStack以软件实现虚拟网络，其缺点是只能实现部分的网络能力软件化，而在最关键的物理设备转发上则无法实现。

近日，基础云计算服务（IAAS）提供商UCloud上海优刻得信息技术有限公司（以下简称UCloud）宣布，与SDN核心芯片和交换机供应商盛科网络有限公司（以下简称盛科）合作，UCloud成功实现SDN交换机在云计算IAAS中的运营，这在业界尚属首次。

据介绍，UCloud此次的创新之处，正在于采用了硬件SDN交换机作Datapath Offloading，实现了大数据中心的虚拟网络，可以同时获得软件的灵活性和硬件的卓越性能。UCloud此次还采用了盛科的V350开放SDN平台。（张贝贝）

关键词

TechEd 2013微软技术大会

云计算核心技术剖析范文第2篇

【关键词】计算机实验室;虚拟云;云桌面技术;服务器

高职院校计算机实验室承担着常规的计算机课程教学和上机实训任务，同时在保证正常教学的情况下，还额外为学生提供课外学习用机，并承担着繁重的考试、培训、教学实习任务等，必须确保计算机系统的正常运行，保障教学与实训的畅通无阻，更好的服务于教学和科研。因此汁算机实验室能否科学管理、自动化管理就显得尤为重要。实验室管理烦琐复杂，管理难度大，涉及硬件管理、软件管理、上机管理等，是一项完整的系统工程。而计算机软件系统是实验室管理的重点和难点，不仅要求管理人员要有较强的责任心，更需要采用先进的技术管理手段和管理理念。随着云桌面技术的不断发展，校园云建设已成为高校信息化建设的一个重要方向。探索和建设以云计算为核心技术的实验室管理系统是实验室管理的发展趋势。

一、云桌面技术概念

云桌面是云计算定义的一种云技术，借助虚拟化技术，通过云终端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面，即只需要一个云终端设备，或者其他任何可以连接网络的设备，通过专用程序或者浏览器，就可以访问驻留在服务器端的个人桌面以及各种应用，服务器执行应用的界面通过网络传回云终端显示出来，不需要更改后台应用，并且用户体验和我们使用传统的个人电脑一致。

二、云桌面计算机实验室建设的指导思想和原则

利用计算机技术、网络技术、存储技术对高职院校各类型计算机机房的信息资源进行全面科学规范的集中化管理，集中化调配，并用科学规范的管理对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的信息化基础架构管理，统一的资源管理和统一的权限控制。建设集中虚拟化管理的目的是将校内各类相对独立分散的计算机实验室系统进行统一的整合，有效的减小维护工作量，合理统一的调配实验室计算机教学资源，从而大大提高实验室管理水平。

运用云桌面技术建设实验室应遵循以下原则：

1.先进性和稳定性

采用先进、成熟、稳定的云桌面虚拟化产品和技术，确保计算机实验室稳定连续地运行。

2.可扩展性和可升级性

在保证目前应用需求的前提下，还要满足未来发展的需要，为将来开发新的应用服务提供一个开放的、标准的、可扩展、可升级的基础平台，在服务器允许范围类，可按需规划，弹性分配，具有可扩展性和可增长性。

3.高性能和可伸缩性

具有高性能特性，支持学校统一管理和快速响应，并随应用需求变化，例如计算机等级考试、拥有计算机基础软件教学、CAD实训、外语语言教学、专业实验教学等，随时增加教学所需要的各种应用系统环境。另外，对于使用者的体验习惯又和之前完全相同。

4.安全性和可靠性

充分考虑核心数据的安全备份和快速应急处理，云桌面方式下，数据与终端隔离，提供快速恢复机制，比传统pc机房维护更为简单。

5.易管理和易维护性

相对于传统机房，其日常维护更加简单，特别是软件维护都在服务器端进行，使得终端的软件维护量大大降低，所有操作界面方便、灵活、友好，易于维护，提高了工作效率。

6.高性价比和低总体拥有成本

云桌面平台在满足需求前提下，强调高性价比和低总体拥有成本。

三、基于云桌面的计算机实验室建设思路

基本设计思路是采用主流虚拟化系统平台（如vMware），将虚拟化和存储结合起来，运算资源和存储资源分离开，使虚拟机可以动态活动，在计算设备之间可以动态移动，在运算设备发生故障时可以无缝迁移到其它运算资源上继续服务。基于云桌面构建虚拟实验室，硬件投入要充分考虑教学实际需要。以建设计算机相关专业的教学实训室为例，服务器和虚拟机的运算资源采用1：2配比，内存采用1：1配比，因此，服务器的CPU核数要多一些，内存要大一些。云计算的薄弱点在存储，存储上运行着全部的虚拟机文件，如果存储故障，会使系统崩溃，教师的教学资料、学生的课程设计等将无法使用或损坏，因此，备份非常重要，需要充分考虑。采用云计算技术后可靠性已经有所保障，访问性能可以通过提高虚拟机配置来实现。

四、具体实施

（一）系统虚拟化软件及软件服务云部署

系统及软件服务云应包括操作系统、应用软件及数据存储分区等，可以定义为云中基础资源。将各实验室所需要的系统及软件环境上传到服务器以镜像方式存储在服务器中，作为可向终端提供的基础服务资源，可随时添加镜像或者对镜像更新、删除等，来不断壮大和优化系统及软件云，以灵活应对和满足教学实验要求。在已经安装了操作系统的物理服务器（桌面虚拟化）上部署虚拟化软件，或者从裸机部署，在物理服务器上按正常安装步骤安装软件，并开启虚拟化功能。

（二）控制端配置

选择具有Console端口的服务器作为管理机，通过一台普通PC机或者笔记本，在浏览器输入其中服务器的IP地址，进入配置界面来管理其他所有的服务器资源。

（三）构建终端地址池、构建资源池、虚拟桌面部署

由于计算机终端网卡MAC地址的唯一性，将终端MAC地址全部收集并存放到服务器，由此对终端进行集中统一管理。在完成虚拟化软件的安装以后，可以通过主机IP地址直接访问虚拟化平台，构建资源池，进行资源池，服务器，虚拟机的的添加和管理，制作镜像模板，批量部署虚拟桌面、创建账户，根据教学需求可以给不同发的账户分配不同的桌面环境。

五、结束语

云桌面技术在计算机实验室建设中的应用具有广阔的前景，云技术是一种计算机资源、信息技术新的应用模式，与传统计算机应用模式相比更加灵活，也更加经济。基于云计算的实验室管理系统是今后的发展趋势，如何打破传统手段，采用最新实验技术，利用云平台拓展新的实验室空间，通过不断的探索和尝试，将新技术引入实验室基础建设，重塑充满活力的、可持续发展的计算机实验室，将云技术更好地运用于高校信息化建设及教学，这是新形势下教学改革和高职院校实验室建设发展需要的现实问题。

参考文献

[1]张目，孔D.云桌面交付技术在高校计算机实验室管理中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2013（01）.

[2]翁国秀.云桌面技术在高校计算机实验室建设和管理中的应用[J].信息与电脑（理论版），2012（11）.

云计算核心技术剖析范文第3篇

1、统一标准

物联网其实就是利用物体上的传感器和嵌入式芯片，将物质的信息传递出去或接收进来，通过传感网络实现本地处理，并联入到互联网中去。由于涉及到不同的传感网络之间的信息解读，所以必需有一套统一的技术协议与标准，而且主要是集中在互联上，而不是传感器本身的技术协议。现在很多所谓的物联网标准，实际上还是将物联网作为一种独立的工业网络来看待的具体技术标准，而应对互联需要的技术协议，才是真正实现物联网的关键。

2、安全、隐私

在物联网中所有“事物”都连接到全球网络，彼此间相互通信，这也带来了新的安全和隐私问题，例如可信度，认证，以及事物所感知或交换到的数据的融合。人和事物的隐私应该得到有效保障，以防止未授权的识别和攻击。安全与隐私这个问题，是人类社会的问题，不论是物联网还是其他技术，都是面临这两个问题。因此，不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制，而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善。

国内物联网也早已上升到国家战略的角度。2010年1月，中国物联网研究发展中心在无锡挂牌成立，同月，无锡物联网基地毫无争议地出现在由工信部的《工业和信息化部正式批准第一批“国家新型工业化产业示范基地”》名单中。2009年8月7日，总理视察无锡并指示，要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心，同年底，国务院正式批复，在无锡建设国家传感网创新示范区（国家传感信息中心）方案。财政部日前印发《物联网发展专项资金管理暂行办法》，鼓励和支持企业以产业联盟组织形式开展物联网研发及应用活动。资金支持范围包括物联网的技术研发与产业化、标准研究与制订、应用示范与推广、公共服务平台等方面的项目，采用无偿资助或贷款贴息两种支持方式。[1]

要加快物联网发展，需要解决新技术应用、高成本供给与小规模需求对接等问题。然而，这样的规模并非政府简单扶持就能一蹴而就。业内人士明白，就目前国内的物联网产业基础而言，芯片、传感器、云服务等关键环节大都需要 “从头开始”，系统集成等环节并非产业关键，培育真正具有竞争力的大型企业并非易事。而且与聚光灯下的无锡不同，在更多地方，物联网依然是一块需要争抢的“香饽饽”，比如在上海这个一度被一些业内人士戏称为“起了个大早，赶了个晚集”的城市。在总理视察无锡后，国内科研机构、企业、风投资金扎堆无锡，上海只能旁观。在上海，物联网并未被排入最优先序列，但在无锡等长三角的二线城市，它却早已成为地方投资下重注、被视作赶超希望的“一号工程”。

通过物联网，跨国巨头们已给中国带来越来越强大的威胁，传统的经济和安全边界正被悄然颠覆。IBM力推的“智慧地球”在中国形势大好，无论地方政府、机构还是企业，都从去年的观望转向“砸钱”实施。对于“智慧地球”在中国的火热，业界普遍认为，在芯片、传感器、云计算等物联网产业链的关键环节，中国还远远落后，部分领域甚至未实现“零的突破”。而且，直到现在，物联网仍不成熟，缺少商业模式，安全机制更屡被业内人士质疑，如果现在就规模化物联网，占便宜的还是外资巨头。美国正试图用其信息网络技术，控制各国的经济，所以必须警惕“智慧地球”。中国要大力发展物联网等新兴产业，以抢占主动权。必须发展物联网以应对国际威胁，但如果在不成熟的现阶段贸然推广，也可能将整个产业乃至整个经济拖入深渊。这必然需要合理规划，在两者之间找到平衡。[2]目前，物联网的基础工业还不在中国，国内发展越快，最后越容易给外国人准备一个大市场。

在业内人士看来，“智慧地球”核心是基于传感的物联网络和云计算，通过在基础设施和制造业上大量设立传感器，捕捉运行过程中的各种信息，然后通过传感网，进入互联网，通过计算机分析处理发 出智慧指令，再反馈到基础设施和制造环节，从而提高生产效率。在中国，无线传感领域的研究，早在上世纪90年代就已经开始，2004年开始在军民两个领域展开标准 化研究工作，2009年以来开始积极推进产业化。2009年8月7日，国务院总理视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。3个月之后， 在“让科技引领中国持续发展”讲话中，再次明确，物联网为五大重点扶持的新型科技领域之一。自此，物联网产业化迅速升温。三大运营商、广电、国家电网乃至产业链多家企业，及上海、无锡、苏州、嘉兴、重庆等地纷纷出台各自的规划或战略， 甚至以物联网为概念的上市公司股票也在资本市场上一路高涨。然而，物联网的基础工业还不在中国，发展越快，最后越容易给外国人准备一个大市场。虽然目前国内已经做了很多应用，但其中的芯片、传感器等基础硬件基本上都是进口国外厂商产品，真正自己核心知识产权的东西并不多，做集成的多，原创的少。在传感器领域，基本上都是国外巨头垄断，国内少数几家厂商，也大多是在国外的芯片基础上加工，在操作系统、中间件、云存储、云计算等各个环节，中国厂商都居下风，现在的应用很多都是用外资的产品。

面对严峻挑战，我们应该本着可持续发展的观念，统一、规范物联网标准，抓住机遇，加快相关标准的研究和制定。对于在顶级层面，要在国际上积极参与物联网的概念设计、框架规划、标准制定工作，掌握物联网的顶层话语权。要组建专业研究中心，重点对物联网高度跟踪，对社会需求进行探索，并对中国以及国际物联网的对接进行前瞻性研究。对于地方政府的考核应慎重采用类似于“形象工程”的标准，严防少数地方政府，在缺乏科学、有效的规划下，务虚冒进，最后由于缺乏核心技术提供持续动力而不了了之，造成资源浪费，误国误民。同时，还需在基础层面进行切入，重点抓对商业模式的创新，着重利用规模效应带来的成本下降作用，求真务实，探索游刃有余地调配各种性质资本投资之路，建立新的服务业态。[3]

参考文献：

[1]田美花.基于RFID技术的生产执行系统关键技术研究.

云计算核心技术剖析范文第4篇

关键词 电子政务 云计算 互联网

中图分类号：TP393.03 文献标识码：A

1云计算概念及其优点

云计算是建立在最新技术的基础上，以相互交换信息、服务为主要内容的，一般都是处在虚拟时空中并且是不断变化的。所谓“云”的称呼是互联网采用的一种比喻说法。狭义的概念是指计算机网络从自身的需求出发来得到需要的信息的一种服务。此项技术和计算机、软件设施以及网络具有非常紧密的联系。也就是说它可以通过互联网进行流通，把它可作为一种商品。云计算具有节约成本、便捷简单、资源优化、安全可靠、规模强大、低碳节能等优点。

作为具有公平、公正和共享特征的互联网。云计算身为互联网的一部分，也具有这一特征，因此也具有广阔的发展前景以及深远的影响力，而且从不同层面对我们的工作和生活进行影响和改变。

2云计算在电子政务中发挥的作用

2.1云计算背景下电子政务的机遇与挑战

云计算对全局具有灵活的把控能力和部署能力，因此，政府将在未来的电子政务领域，减少对软硬件设施的投入，使工作更有针对性，进一步促进规范、统一的工作模式。云计算最大限度的实现了既有IT投资的价值，帮助政府提高了公共服务能力和信息化水平，极大了推动了对教育培训水平、社区公共服务、医疗服务水平的整体提高和改善。总体来说，云计算赶上了电子政务变革的大好时机，伴随“政务云”的有效部署，广大民众将最大化的享受到高科技带来的优质服务。

与此同时，云计算在一些方面还面临着许多问题，比如在云服务的标准问题、安全问题以及云应用方面等的深入探究上，还需要做出更大的努力。涉及到电子政务领域，还需要彰显一些个性化的特色，第一就是安全性，因为政府的工作会涉及到国家的安全性，不得不慎重选择。第二就是对云平台的部署上，要综合考虑到云计算与传统的IT部署方式的区别，因为政府部门是一国最庞大的“机构”，其云平台的建设一定会牵扯到方方面面，所以，对部署方案的要求也就更加复杂，更加系统。第三，政府部门对云计算的部署及考察则具有“轻成本，重服务”的特点，而他们在易用性、稳定性、安全性技术支持能力、快速响应等方面的要求相对严格一些。

2.2云计算对电子政务的支持

2.2.1云服务的理论基础

云计算的理论基础主要来自长尾理论和帕累托改进理论。

2.2.2云服务的基本特征

一般来说，云服务具有以下特点：专业化提高了服务质量，规模化降低了服务成本预算，精细化增加了个性化服务的选择范围，自助化激活了用户参与的动力，平民化拓宽了服务辐射范围，这一系列优势都在一定程度上增加了信息服务的广阔范围，促进信息服务热度的进一步提升，使信息服务更有深度，更透彻，进而全面促进了全社会信息化的进步与发展。

现在，我国正积极开展云计算的应用，通过资金扶持、国家政策的方式，大力推进相关技术从概念走向应用层面。为了广泛推进云计算的发展，我国工信部于2010年10月18日，确立了北京、上海、深圳、无锡、杭州等作为开展云计算服务创新发展试点城市。“十二五”规划纲要及《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，均强调了“云计算”是新一代信息技术产业的重要部分。接着，相应的云计算产业发展计划或是应用计划均在济南、南京、上海、深圳、无锡、东莞、杭州等城市提出并开展试行。

3云计算背景下我国电子政务发展面临的问题

科技的不断发展，由此带来了电子政务的发展并且不断发展壮大，电子政务的成长壮大所经历的时间极为短暂，但是其成长轨迹却极为明显，在它取得巨大进步的同时，也不可避免的会产生某些问题，因此对我国目前电子政务进行剖析，出现的问题如下所示：

3.1对电子政务建设重要性认识不足

目前人们对它的认识在不断的加深，但是对于它进行建设的原因、建设的方法，很多人的想法还没有成熟，很多意见众说纷纭，人们从自身利益出发，发表有益于自己的看法，这也不利于电子政务的长远发展，并成为其发展的障碍。主要有以下五个问题：（1）缺乏发展电子政务的动力；（2）使用主体对其缺乏足够的重视；（3）对信息技术认识不成熟；（4）对电子政务的看法不一致；（5）“重建设，轻应用”的现象普遍存在。

3.2 管理中的不规范现象十分严重

（1）缺乏统一标准

（2）缺少专门管理

（3）制度建设不健全

（4）政府现有的运作体制存在弊端

我国在不断的推行电子政务建设的同时，还存在一系列的问题，比如说资金分配存在明显缺陷主要包含缺乏资本、浪费资本两个问题；安全问题不容忽视；人才结构亟待调整等。

4云计算背景下我国电子政务建设的对策

4.1实现行政管理的理念变革

作为知识经济时代政府管理的一种新型模式，要把新的理念融入整个体系中，全新的观念涉及到：科学理念、法治理念、安全理念、责任理念、效率理念、服务理念、公平理念、民主理念这几个方面。

首先，电子政务的全面展开势必会涉及到相关部门的经济利益问题，在一些政府部门，由于只有某些重要领导通晓电子政务建设的社会性价值，以及产生的社会意义，所以要从各级党政领导开始转变观念，这样才能促进电子政务的建设。

其实，发动广大政府工作人员全心全意的根植于“执政为民”的想法，贯彻全心全意为人民服务的宗旨，把这项任务做到位，还是要进一步的了解电子政务在“三个代表”中的重要性；

最后，政府各部门要努力防止和克服本位思想，从大局出发，为大局着想，把眼光放的更长远，在思想动态的转变上还得适应动态发展、管理创新的具体要求，树立战略性眼光。

4.2发展电子政务必须与我国的行政管理体制改革匹配

因为电子政务发展的关键在于体制问题，所以我们务必把解决在管理过程中的体制方面出现的一些症结，置于首要考量的位置之上，这样才能搞好政府信息化的建设，而且为我国电子政务的发展不断提供后方保障或创造有利的发展条件。

4.3积极推进电子政务的核心技术发展和标准的制定工作

进一步的推广电子政府建设，就必须要把技术研究的核心问题作为头等大事。政府在这方面的扶持和指导占据很重要的地位，有效的政府资助不仅可以缓解系统兼容，提高统一性，还可以确定正确又稳妥的研究方向，大大的促进了研发性能的有效提高。

4.4大力加强电子政务的基础性建设

关于基础设施建设，重点关注并解决以下四个方面的问题，一是要解决好弱势群体使用设施问题；二是要解决区域性基础设施建设问题；三是要解决落后地区基础设施建设问题；四是要解决全局性基础设施建设问题。

4.5着力解决好电子政务安全问题

电子政务建设的关键问题之一是安全问题。我们应采取措施，加大投入比例，促进发展，务必强调信息安全和网络发展和进程，把他们提高到一个战略性的位置上，高度重视。最后也可以利用自主知识产权确保电子政务的安全运行与进展。

5结论

当前，电子政务已经顺势造起云计算社会发展的大方向，这对于传统的政府管理模式来说，是一种新的挑战。政府创新与信息化的融合与交汇是集理论与实践与一体的一个课题。电子政务建设已然成为了一个融合了多门学科知识的新领域。但对电子政务及有关理论知识的研究是建立在技术研究之上的，然而就电子政务本身而言，其较好的发展还是主要依靠理论知识来进行解决和研究。

参考文献

[1] 张馨戈.云计算背景下我国电子政务建设研究[D].吉林大学.2013.

云计算核心技术剖析范文第5篇

【关键词】云计算 NFV SDN 软件网络

[Abstract] 5G standards were broadly discussed in ITU-R， 3GPP and IEEE. The requirements and potential technical methods were analyzed in this paper. The further softwarization of network， CTNet2025， which was strongly promoted by China Telecom， was believed to be able to drive 5G development greatly. Meanwhile， the corresponding solutions and suggestions were provided.

[Key words]cloud computing NFV SDN software network

1 引言

2016年7月11日，中国电信公开了《中国电信CTNet2025网络架构白皮书》，明确表示以“做领先的综合智能信息服务运营商”作为十三五发展的战略愿景，即以智能连接、智能平台和智能应用为核心，推进网络智能化、业务生态化、运营智慧化。CTNet2025网络架构重构计划准备在2025年前构建一个以“简洁、敏捷、开放、集约”为特征的新一代网络，这顺从了整个通信网络软件化的大趋势。

为应对4K、8K等高清视频和VR（Virtual Reality，虚拟现实）等新视频为主的数字洪峰，进一步提升网络性能，ITU-R从2012年开始研究5G技术，即IMT-2020。目前，5G愿景和需求已经完成，其设计目标同时满足高速广域、超高速热点、低功耗大连接、低时延高可靠等四大应用场景。ITU-R计划于2018年开始5G候选技术的征集和标准评估。3GPP则确定了5G标准化的两个阶段：第一阶段R15于2018年第二季度完成；第二阶段R16于2019年12月完成。2016年7月11日，美国最大的移动运营商Verizon宣布完成自己的5G无线标准；7月14日，FCC全体委员一致投票赞成开放近11 GHz的高频频谱用于5G网络，应该说5G的研发和标准化已经到了快速发展期。

在RAN（Radio Access Network，无线接入）技术上，从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA，每一代移动通信都采用了革命性的新型多址接入技术；在CN（Core Network，核心网络）技术上移动通信则经历了模拟交换、数字交换、IP分组交换等重大变革。为了满足5G各种种场景下的多样需求，本文认为采用软件化的网络实现智能化是应对的重要策略，即使用SDN（Software Defined Network，软件定义网络）/NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）技术将网络编写为软件，并在基于云的硬件或定制化的硬件上对其进行运营。本文将针对5G的需求，分析SDN、NFV等技术的应用思路。

2 SDN/NFV等软件化技术对网络智能化 的进一步提升

SDN是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，采用集中控制替代原有分布式控制，并通过开放和可编程接口实现软件定义的网络架构。SDN侧重通信网络的配置、感知、自动控制，从而更加敏捷和智能，可以解决现网新业务开发周期长、自动化程度低、统一调度难等问题，实现自动化细粒度管理。目前的共识是在传送层，如IP网和传送网等率先引入SDN，实现网络的智能调度和开放。

NFV是指利用虚拟化技术，采用标准化的通用IT设备（x86服务器、存储和交换设备等）来实现各种专用的网络功能，目标是替代通信网中私有和封闭的网元，实现统一的硬件平台加业务逻辑软件的开放架构。NFV通过硬件通用化和功能软件化来实现基础设施软硬分离，而促使网络从专用硬件、软硬合一、成本高、升级更新难、业务上线慢等向软硬件解耦、降低CAPEX/OPEX、软件功能按需灵活部署、新业务快速加载、标准硬件按需扩容转变。由于通用的服务器设备市场规模远大于专用电信设备，单位计算性能价格比远低于电信设备，并且成本下降和更新周期的幅度数倍于电信设备，这样能够以更低成本引进新IT设备，也减少了对单一解决方案提供商的依靠或被捆绑。NFV可以将网络功能（路由、地址管理、防火墙、DPI等）形成独立的APP在云上运行，这要求网络建设和维护采取与IT云类似的方式。目前的共识是率先在核心网和城域网边缘引入NFV以实现网络的弹性可拓展。

总之，引入NFV/SDN等新技术后，网络具备编程能力，资源具备弹性可伸缩能力，可以主动适应各种互联网和物联网应用所需。另外，广泛使用后可以降低成本和增加稳定性，这对5G系统的无线接入、核心网等方面都有一定的影响。下面将分析NFV和SDN在5G中的潜在应用。

3 NFV在4G/5G中的潜在应用

目前，4G核心网络是采用全IP化运作架构的封闭式网络系统，由单一设备负责单一专属功能，网络拓扑最上层是核心路由器层，中间为边缘/接入交换器层，下层是服务器集群、储存媒体网络，所有EPC的网元如管理用户注册和移动性的MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体），都在这些服务器上运行。

4G核心网络上最重要的功能除了EPC之外就是IMS，其虚拟化方案分别被称为vEPC和vIMS。它们就是现有4G核心网络的相关专用网络设备的功能以软件的方式虚拟化，并经由云计算硬件资源虚拟化为多个VM（虚拟机），这会大幅提升EPC网络组件部署和更新的敏捷性，并实现设备容量按需求弹性扩充，提升系统服务水平。移动网络经过功能虚拟化后，可以进一步实现云化。网络的云化是指通过统一灵活调用各种网络资源，实现低成本、高效率、大规模地处理海量信息并提供ICT服务。无线接入网的BBU部分叫边缘云，而核心网部分叫核心云，从而组成网络云，该架构可以提前实施，有利于向5G平滑演进。

4G网络主要为高速移动互联网和智能手机设计。未来5G不仅仅是面向人，同时也将渗透到物联网等领域，作为互联网+的基础设施，满足工业、医疗、交通等垂直行业的信息化服务需要。未来业务类型的多样化促使5G技术需要解决不同应用场景下的需求，为用户提供高清视频、虚拟现实、自动驾驶和智能交通等极致业务体验，全面实现极速、柔性和绿色的目标。这一切都要求5G核心网络不能再使用昂贵且复杂的专属软硬件设备，需要采用一般通用目的服务器（通常是x86 服务器）和IP路由器、以太网络交换机。

5G时代，将有各种应用终端接入网络，这些终端可能分属不同的垂直行业，它们具有不同的特点和需求，对于网络的地理覆盖区域、持续时间、容量、移动性、安全性、时延、可靠性以及计费方式的需求是不同的，这就促使5G网络切片技术（Network Slicing）应运而生。网络切片就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，每个虚拟网络之间，包括网络内的设备、接入、传输和核心网是逻辑独立的，任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其它虚拟网络。每个虚拟网络具备不同的功能特点，面向不同的需求和服务。比如针对5G的四个场景：广域高速互联网接入（如高速下载）、热点超高速互联网接入（比如高清视频、虚拟现实等）、海量物联网、低时延物联网，可将NFV核心网络分为四个切片：

（1）VR切片：原来接入网中的数字单元和部分核心网功能被虚拟化后，加上存储服务器，统一放入边缘云。而部分被虚拟化的核心网功能放入核心云。

（2）高速下载切片：原来网络无线接入部分的数字单元被虚拟化后，放入边缘云。而原网络的核心网功能，包括IMS，被虚拟化后放入核心云。

（3）海量物联网切片：由于大部分传感器都是静止不动的，并不需要移动性管理，在这一切片里，核心云的任务相对轻松简单。

（4）低时延物联网切片：由于对时延要求很高，为了最小化端到端时延，原网络的核心网功能和相关服务器均下沉到边缘云。

如图1所示，每个切片内部实现资源共享和相同的QoS目标，不同切片的功能差异如果特别大，则不必考虑资源的共享。

当然，网络切片技术并不仅限于这4类，将来运营商可以随心所欲地根据具体的应用场景需求对所需的网络功能进行定制剪裁和灵活组网，实现业务流程和数据路由的最优化。显然，NFV是网络切片的先决条件，网络虚拟化后，运营商可以根据业务模型对网络资源进行动态分配和调整，提高网络资源利用率；也可以根据客户要求隔离不同业务场景所需的网络资源，提供网络资源保障，增强整体网络健壮性和可靠性。

另外，5G新场景所需处理的高密度、高容量和大连接等特点，都要求5G核心网络能够承受巨大的系统容量与保持一定的稳定度。这样，云端虚拟化的优势也就能发挥出来，比如在NFV基础设施层提供冗余保护，不再依赖实体模块，另外云端虚拟化资源的抽象属性使得其上运行的虚拟化的网络功能模块不会由于某个实体服务器或网络连接出错而产生服务中断。EPC关键组件的虚拟机可以运行多份副本，一旦主VM出错，备用VM就可以迅速接手。

国外许多运营商在4G阶段后期开始移动核心网的虚拟化改造，比如日本NTT DoCoMo公司今年3月份就实现了vEPC的商用，其驱动力就在于减少CAPEX/OPEX、快速提供业务、采用开源软件提高开放性、提高网络的可靠性等。NTT DoCoMo在核心网虚拟化上采用多厂家集成和上下层解耦的思路，采用了统一的云平台构建统一的vEPC云资源池。NFV部署则分步实施，开始选择流量较小地区，目前所有的服务已经在流量较大的东京地区开始提供。这都为2020年顺利提供5G服务做好了准备。

4 SDN/SDx在5G中的潜在应用

如果说NFV实现了系统级的软件化，SDN则是网络级软件化的主要手段。通过引进SDN可以将封闭垂直一体的传统移动网络架构转变为弹性化、开放、高度整合、应用导向的分层架构。但是由于5G对QoS保障有较高的要求，必须设计新的连接管理机制，如果直接使用SDN的转发控制分离架构，现阶段会存在海量连接而造成流表规模巨大、移动通信控制复杂而造成对流表的频繁修改、精细粒度QoS需求的数据转发需要进行多表项匹配而造成转发性能低下等问题。本文认为“软件定义”在5G中的潜在应用首先是在无线基站内部或者无线基站和回传线路之间引入软件定义的理念而实现所谓局部（系统内部或系统之间）的SDx。然后在业务提供方面向能力开放转变，在网管系统方面向集中控制、全局智能转变，最终实现控制与承载分离的云架构。

（1）RTI（Radio Transmission Integration，无线传输集成）

RTI是一个无线基站与回传线路之间的智能协同，可以通过引入一个类似于SDN控制器的软件RTI控制器来实现。如图2所示，RTI控制器从无线基站、传输设备和核心网获得相关信息，经过处理后按照QoE（Quality of Experience，体验质量）最优、公平调度等原则进行智能决策，下发给基站或传输系统。

引入RTI机制的目的是获得各种5G业务的QoE的最优化，主要表现如下：

1）拥塞避免：当某基站的传输线路发来拥塞信息时，RTI通过控制基站把用户切换到临近的其它基站上；

2）负荷均衡：RTI控制器获得基站的详细负荷信息后，可以优化对应的传输资源。

（2）CR（Cognitive Radio，认知无线电）

SDR（Software Defined Radio，软件定义射频）基站的射频单元具备可编程和重新定义的能力，能够实现频谱的智能分配和多种网络模式的支持，即能够在同一套设备上实现多种网络。这达到了移动运营商所要求的网络低成本和高效率，SDR已经在4G中广泛使用。

以SDR技术为基础的认知无线电系统则具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。CR系统中，在主用户占用某个授权频段时，次级用户必须从该频段退出，去搜索其它空闲频段完成自己的通信，由于5G低频谱将面临和其他业务的共存，因此也将在5G中得到应用。

结合具体的应用场景，5G将会使用低中高频谱。美国和韩国研发的则是基于28 GHz左右的高频5G网络。欧盟已确认700 MHz频谱适用于5G通信，日本研发的是4.5 GHz前后的中频率5G网络。在国内运营商看来，只有热点超高速场景会使用6 GHz以上高频段，广域覆盖场景和物联网场景5G的频谱应该是以6 GHz以下的中低频段为主。考虑到中低频优质频率资源的稀缺性以及电磁环境的日益复杂，在该频段进行5G网络部署时，采用CR技术比较合适。

（3）控制与承载分离的云架构

IMT2020推进组在5G网络白皮书中给出了5G的云架构逻辑，5G包含了转发平面、控制平面和接入平面。3个平面可以看做3朵云，其中接入云实现接入控制与承载分离、接入资源协同管理等功能，支持多种基站的异构部署场景；控制云实现网络控制功能集中，网元功能虚拟化、软件化、可重构，支持网络能力开放；转发云实现剥离控制功能，其转发功能紧靠近基站，支持业务能力与转发能力融合。

5 结束语

移动通信在1G到4G基本上是从话音走到数据、多媒体，但基本上还是面向人的，未来5G不仅仅是面向人，还要面向物、面向产业，特别是智能交通、智慧农业和工业互联网等应用。在数据流量大幅增长、延迟敏感度应用快速发展、联网人口与装置数量及空间密集度大幅增加，以及创新性新应用快速发展等5G新需求的要求下，采用SDN和NFV技术的网络软件化成为必要条件。

通过本文的分析可知，运营商应该积极跟进，4G+阶段就逐步引入SDN、NFV和云架构，打造适合自己的智能移动网，顺应网络软件化的大趋势。现阶段可以提供灵活、多样的业务和应用，同时也为将来5G的顺利部署奠定良好的基础。

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