网络颠覆者SDN, 是个什么鬼？

燚先生

科技始于人性，任何技术的推进都是为了更加方便人们的生活。只有为满足人性而延伸的技术，才能获得持久的生命力。

移动通信技术的发展也是如此。回顾通信发展史，从有线到无线，从0G到4G，每一代技术升级，都给人们带来更方便的生活。

如今面向万物互联的5G，人类将前所未有的掌控信息。可是，网络发展到今天，已出现了瓶颈。

众所周知，5G网络是一个网络的网络，是一个融合的网络。

融合，正是未来网络将面临的最严峻的考验。

融合，意味着网络中存在各种不同的网络协议，比如GSM协议、WCDMA协议、LTE协议等等。

融合，意味着运营商要提供不同的网络服务，比如AR/VR、车联网、无人驾驶、智慧城市、智能工厂等，比单纯的2/3/4G要复杂多了。

融合，意味着空气里飘忽着各种频段的无线信号，GSM、WiFi、WCDMA、LTE、毫米波等等，它们都说着不同语言（协议）。

融合，意味着网络内将共存大量的硬件设备，这些专用的电信设备是昂贵的，笨重的，他们来自不同的厂家，或许还存在厂家间不兼容的问题。

融合，意味着那些通信工程师或将一脸懵逼。

从1G到4G，都是基于人的通信，网络规划有历史参考可循。最简单比喻，网络从3G升级到4G，很多站点只需要在原有3G站点上直接替换为4G设备就好了。而5G网络面向大流量、物联网设备多连接，面向的是各种前所未有的应用场景，没有话务/流量模型可参考，甚至无法预测（因为还没有商业模式）。千头万绪，无从着手。无论是网络管理，还是规划、优化，都要面临严峻的考验。

哪有什么信号满格，不过是网络在负重前行。

网络复杂其实也算不了什么，建设成本也算不了什么，关键是，通信技术得符合人性化，才能勾住用户的魂而无限延续下去。

再来回顾一下移动移动发展史。

2G/3G时代是以“网络为中心”。在网络构架上，手机围着基站转。网络服务也同样如此，语音时代还没有来自OTT的蚕食，语音市场还没饱和，直白的说，运营商还可以站着把钱挣了。

4G时代是以“内容为中心”，或者说以服务为中心、以应用为中心。在流量时代，没有内容，没有服务，运营商就可能会被沦为哑管道，跪着也难挣钱。

5G时代，将是以“用户为中心”。网络和服务，一切都将围着用户转。

在网络构架上，基站和手机的角色大逆转，不再是多台手机围着基站转，而是多个基站联合起来为一台手机服务，甚至是多个网络（3G/4G/WiFi/ZigBee等）围着终端转。这叫以“用户为中心”的网络构架。

在网络服务上，运营商要实现按需服务，及时根据用户需求，灵活动态的调整或扩展网络应用，甚至业务的调整掌握在用户手上。这叫以“用户为中心”的网络服务。

所以，SDN（App定义网络）的概念被提了出来。（也包括SDR，本文不讨论）

什么是SDN？

(S)till (D)on't k(N)ow？

大家把网络形象的比喻为人体，人的身体有各种器官，每一个器官都有不同的功能，人体本身就是一个复杂的分布系统，就像是通信网络。

眼、耳、鼻、手、足等这些人体器官之所以能够协调工作，互不干扰，主要归功于大脑的集中控制。

SDN就相当于网络的大脑。如果没有SDN，就好比人体没有大脑，各个器官之间互抢资源，互相竞争，必然导致分配不平衡，人就会生病了。

回到网络上来。

大家把传统电信设备比喻为一个盒子，这是一个封闭的盒子，里面的App和硬件耦合在一起，网络协议固化于硬件里面，它几乎不具备可编程能力，当然也不够灵活。比如，大家的基站，从2G时代的BTS，到3G的NodeB，再到4G的eNodeB，每一次技术升级都需要更换设备。

SDN要做的是，将协议中的控制面从电信设备这个盒子里抽取出来，使控制面与传统电信设备分离，并将抽取出来的控制面组成一个独立的、集中的控制器（SDN Controller）。

这个控制器相当于网络的中枢大脑，它从更高的层次俯视整个网络，并下发指令统一管理网络中的多层转发设备，控制信令不再是口口相传，而是集中智能管理。

对于网络中的那些电信设备，再也不需要理解和处理那些繁复的通信协议了，它只需要能理解SDN的指示就够了。

SDN主要提供了两类接口：北向接口（Northbound Interfaces）和南向接口（Southbound Interfaces）。北向接口连接用户或应用，它面向业务支撑，可通过编程在控制面灵活实现各种网络服务和应用。南向接口连接网络设备，实现对网络设备的控制管理，包括链路发现、拓扑管理、策略制定、按需资源分配等。

这样，SDN在网络和应用之间打通了一条快捷通道，一个静态的网络演变成为一个灵活的“服务交付平台”，它可根据市场需求快速反应，调整网络服务和应用。

那么，SDN如何改变移动网络？

大家举个简单的例子，以LTE网络切换为例。

下图是LTE的网络架构，由E-UTRAN和EPC核心网组成。E-UTRAN包括了基站，大家称之为eNodeB。EPC由四种网元构成：SGW、PDNGW、MME和HSS。

网络的数据面如图中实线部分。

网络的控制面如图中虚线部分。

现在，大家在网络中加入SDN控制器，如下图所示。

这个SDN控制器连接了eNodeB、SGW和PGW，它要抽取网元的控制面功能，实现对网络控制面统一管理，所以MME和SGW的控制面将被分离出来。

现在，假设终端手机移动并发生小区间切换。

大家知道，手机在切换过程中会在网元间交互多次信令。手机和目标eNodeB之间的信令交互包括：Handover Request, Handover Request Ack, Handover Command和 Handover Complete。然后，目标eNodeB和MME之间还有一次信令交互：Path Switch Request和Path Switch Request Ack。

这个过程有点复杂，现在，引入了SDN控制器就简单多了。

因为SDN控制器通过OpenFlow协议集中控制多个网元，它可以根据网络状态来预先定义策略，随时更新数据转发规则，也就是说，不再需要传统切换过程中那些复杂的“请求”、“确认”等信令交互，直接将数据包（或者缓存数据包）直接转移到目标小区就好了。

有了SDN控制器，大家就可以取消UE-eNodeB、eNodeB-MME，或者eNodeB之间的一些信令交互了。

OpenFlow消息的处理时延大概是1ms/流，所以，SDN可减少切换时延，估计至少可减少30%。

以上这个例子在SDN应用中微不足道，之所以举这个例子，只是因为它的应用场景大家比较熟悉。

说点高端的，比如，通过SDN引入机器学习，让网络实现自我学习，实现网络自主。而SDN的终极目标是，完全不需要人工介入，只需向其发号施令，即可自动完成网络部署，大家称之为“smart apps”。

SDN最关键的价值是，它可以通过北向接口开发各种应用，大家叫SDN Apps。它实现了网络即服务（network as a service），它使网络变得灵活、敏捷而低成本。

微信等OTT业务是怎么颠覆运营商的传统语音业务的？

想象一下，如果把通信网络比喻为手机，有了SDN，大家就可以在手机上开发各种APP，而这个APP可在各种品牌的手机上运行。就像微信APP替代传统拨号应用程序一样，这完全打破了传统网络和App之间的固定关系，这也叫“过顶传球”。当然，也会打破传统电信设备商和运营商之间的关系。

这是一个要么颠覆要么被颠覆的时代。

然而，SDN对网络和整个产业链的颠覆，并非源于SDN技术本身，而是，它颠覆了工程师们的传统观念，它改变了大家看待网络的方式。

一旦工程师们固化多年的传统观念被打破，SDN或将疯狂进化，SDN也不再是原来那个SDN。