一、前言

隨著移動裝置數(shù)量及網(wǎng)絡(luò)流量日益增加，移動網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量必須擴增，隨之而來的是更多移動回程網(wǎng)絡(luò)(Mobile Backhaul Network)建設(shè)的需求;以未來移動通訊主流技術(shù)LTE為例，其所面臨的三大挑戰(zhàn)即為移動回程網(wǎng)絡(luò)解決方案、信號干擾(Interference)以及異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(Heterogeneous Network，HetNet)等問題。

目前網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供貨商主要運用新興的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software-Defined Networking，SDN)架構(gòu)于固網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的資源分配以及云端服務(wù)平臺的優(yōu)化，但SDN將移動網(wǎng)絡(luò)控制層與數(shù)據(jù)層分離的特性，尤其是通過流量及網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)管理，能夠優(yōu)化移動回程網(wǎng)絡(luò)并降低成本支出，可作為部署下一代移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參考。

二、SDN五項網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實現(xiàn)移動回程網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

部署SDN能夠動態(tài)管理流量與回程網(wǎng)絡(luò)的帶寬，且能實時分配傳輸資源以及快速重新規(guī)劃數(shù)據(jù)交換或路由節(jié)點，以節(jié)省移動回程網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。以下分析導(dǎo)入SDN架構(gòu)的五項移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，評估其對于回程網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的影響。

(一) 小型基站(Small Cell)

Small Cell的布建能夠節(jié)省大型基站布建成本，在大量的Small Cell需求下，可靠且高效能的回程網(wǎng)絡(luò)解決方案便成為最重要的議題。導(dǎo)入SDN架構(gòu)能強化Small Cell回程網(wǎng)絡(luò)QoS(Quality of service)control和L2 routing的能力，且能選擇不同的訪問路徑以滿足不同需求。

(二)Cloud-RAN(Cloud of Radio Access Network)

Cloud-RAN是新型態(tài)基站布建架構(gòu)，透過將基頻裝置(Base Band Unit，BBU)與無線射頻遠(yuǎn)程裝置(Radio Remote Unit，RRU)分離，分為主要的Cloud-RAN Center及次要的Cloud-RAN Edge兩大部分。此架構(gòu)類似SDN控制層與數(shù)據(jù)層分離的概念，由Cloud-RAN Center執(zhí)行主要運算工作，針對Cloud-RAN Edge設(shè)備的帶寬需求進(jìn)行分配，該架構(gòu)整合云端運算和集中化管理等功能，可進(jìn)一步實現(xiàn)基站帶寬分流能力。

(三)Metro Aggregation/Load Redistribution

越來越多的移動裝置造成移動寬帶流量遽增，也加重回程網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，SDN架構(gòu)則可以藉由壅塞控制(Congestion Control)改善城域匯聚網(wǎng)絡(luò)(Metro Aggregation Network)的性能及使用率，并依據(jù)端對端的傳送規(guī)則(如OpenFlow協(xié)議)達(dá)成負(fù)載重新分配以及負(fù)載平衡(Load balancing)。

(四)Local Breakout/Internet IXP

本地數(shù)據(jù)分流(Local Breakout)機制可重新評估本地數(shù)據(jù)分流的正當(dāng)性及相對價值，能將不具正當(dāng)性或價值較低的數(shù)據(jù)管理信息移除，達(dá)成卸載核心網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的目的。至于Internet IXP(Internet Exchange Point)則是允許兩個網(wǎng)絡(luò)直接相連并交換訊息及更有效利用網(wǎng)絡(luò)資源。以上兩者功能類似流量工程(Traffic engineering)，可藉由SDN架構(gòu)加以實現(xiàn)。

(五)Wi-Fi Offload/Video Redirect

基于使用者或特定應(yīng)用需求，SDN由核心控制器(Controller)集中控制網(wǎng)絡(luò)的模式，可動態(tài)分配移動寬帶網(wǎng)絡(luò)流量至Wi-Fi 及相關(guān)設(shè)備，提供內(nèi)容感知影音串流(Content-Aware Video Streaming)需求分配等應(yīng)用服務(wù)。

上述五項基于SDN架構(gòu)的回程網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用，預(yù)估將使得運營商有機會于2017年節(jié)省約40億美元的資本支出(詳見圖一)，其中以”Metro Aggregation/Load Redistribution”應(yīng)用對于成本節(jié)省貢獻(xiàn)最顯著，約可省下11億美元(于2017年)的支出。

單位：百萬美元　　資料來源:Strategy Analytics;

圖一 部署SDN節(jié)省回傳網(wǎng)絡(luò)資本支出

三、小結(jié)

(一)SDN成為支持移動回程網(wǎng)絡(luò)解決方案的選項

目前市場上討論SDN的應(yīng)用以固網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心及云端服務(wù)領(lǐng)域居多，且因早期投入成本較高及潛在風(fēng)險的疑慮，企業(yè)多結(jié)合裝置型(Device-based)及堆棧型(Overlay-based)的SDN部署模式，采用混合型(Hybrid-based)SDN部署，而非全然符合SDN架構(gòu)理念。但由前述分析可見，透過SDN移動回程網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)化的架構(gòu)，有機會提升Small Cell、Cloud-RAN以及Wi-Fi Offload等方案的效能并降低投入成本;現(xiàn)今正值下一代移動通訊網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施部署初期，若能及早評估并導(dǎo)入SDN架構(gòu)，將可大幅減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備購置費用以及降低后續(xù)網(wǎng)絡(luò)管理及維運成本。

(二) 下一代網(wǎng)絡(luò)需要創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)

SDN架構(gòu)具備開放的創(chuàng)新精神，SDN的核心價值除了將控制層及數(shù)據(jù)層分離以解決設(shè)備商綁定(Vendor lock-in)問題外，另外兩項特性就是透過網(wǎng)絡(luò)虛擬化(Network Virtualization)及軟硬件可編程化(Programmability)，滿足網(wǎng)絡(luò)運營商客制化及創(chuàng)新服務(wù)的需求。SDN未來將以控制層軟件應(yīng)用以及發(fā)展L2-L7中介軟件 (middleware)為基礎(chǔ)，而如何提供下一代移動網(wǎng)絡(luò)及固網(wǎng)運營商完整的資安系統(tǒng)、虛擬數(shù)據(jù)中心以及快速備援機制(Fail-over)等創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，將是SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為服務(wù)供貨商及使用者帶來***的效益，其中亦存在龐大的商業(yè)機會與價值。