軟體定義網路5G通訊網路重要核心技術

傳統資料中心網路,資料傳輸是以使用生成樹協定(Spanning Tree Protocol, STP)來決定路徑。隨著雲端服務與多媒體傳輸需求增加,使用STP容易造成網路壅塞與網路資源分配不均的問題,傳統網路架構已經無法支撐未來網路的快速發展。

軟體定義網路(Software-Defined Network,SDN) 為新興的網路架構在2009被提出,Google於2012將全球各地的資料中心骨幹網路轉換成SDN架構,並設計流量管理引擎搭配OpenFlow控制器,找出網路流量最佳化的配置,網路使用率由原先約30%~40%,提升到95%,在不添構新設備的情況下,可承載的網路流量變成了3倍,因此吸引網路設備業者、電信營運商及軟體公司如Facebook、Microsoft競相投入研究。SDN其設計理念是將網路控制層(Control Layer)和資料層(Data Layer)分離,由控制層的控制器進行集中化的網路傳輸及資源管理與分配的工作,讓網路設備進行單純的資料傳輸任務,以大幅提升網路資源的控制彈性與使用效率,因應未來網路的快速成長與多元化需求。

軟體定義網路顛覆過去的網路架構布建思維,改變傳統網路架構的控制模式,從分散式轉為集中管理架構,使得網路設備的軟硬體趨於標準化及統一化。讓網路設備不再是主角,取而代之的是以軟體為主的控制器(Controller),控制器為控制各種網路元件的關鍵,大幅提升網路運作的彈性與簡化部署,降低營運管理成本,將成為新一代網路技術發展的 主流。具備集中管理分配特性的軟體定義網路比傳統網路架構更容易透過流量工程管理,達到避免網路壅塞與平衡流量負載的目標。

推動SDN應用主要組織,包含開放網路基金會(Open Networking Foundation,ONF)負責制定OpenFlow的標準,及由Linux基金會發展的OpenDaylight專案。IETF也參與SDN標準制定,且已發表多篇 RFC ,內容包含需求、框架、協議、轉發模型及 MIB 等。ONF所提出的SDN是一種全新架構的慨念,希望將傳統網路設備的傳輸和轉發及控制權完全分離,讓電信營運商擁有高度研發自主權/話語權,改變過往網通設備廠商主導的生態, 有助電信營運商轉型為應用服務提供者,但相對技術性轉換和進入門檻提高,對傳統IT人員維運能力及研發能力都是一大挑戰。而IETF所定義的SDN架構讓網通設備保有部分控制功能,基於既有IP與MPLS技術予以延 伸,因此相對容易導入,電信營運商管傳統IT人員維運能力及研發能力負擔及改變相對低,但因系統主要還是控制在網通設備業者,其系統相對封閉, 較不利於電信營運商推行 商業模式及服務的創新。

5G通訊採用軟體定義網路( Software-Defined Network,SDN) 與網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV)兩大技術作為核心網路主要技術,被視為能帶動下一波網路改革的新式技術, Google成功地使用SDN來大幅提升網路使用效率引領了一波SDN的熱潮,同時也使用NFV大幅簡化Data Center的網路設備,使得Data Center網路的佈建更具彈性,可預見此兩大技術將主導未來網路發展。

參考資料:

http://tprc.tanet.edu.tw/tpnet2019/training/10809.pdf   

https://datatracker.ietf.org/doc/search?name=Software-defined+Networking&sort=&rfcs=on&activedrafts=on&by=group&group=

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