IEEE最新白皮书《软件定义的5G生态系统》综述

IEEE的SDN研究组（IEEE SDN Initiative）于2016年7月15日发布了其第二份白皮书“Towards 5G Software-Defined Ecosystems：Technical Challenges, Business Sustainability and Policy Issues（《软件定义的5G生态系统：技术挑战、商业模式可持续性、通信政策问题》）”，系统地阐述了其对于“电信网络软件化”这种电信网络技术经济变革的研究成果，具有很大参考价值。下文简要介绍该白皮书的内容。

目前，多个技术经济驱动力（techno-economic drivers）正在为将来电信网络设计、电信业务运营的范式变革创造条件、奠定基础。这些驱动力包括：信息技术（IT）的进步、超宽带（固定及无线网络）接入的“泛在”化、硬件设备价格的降低、虚拟化技术的成熟、开源软件得到了越来越广泛的实际应用、用户终端的能力越来越强大等。

为此，IEEE SDN Initiative提出了“电信网络的Softwarization（软件化）”，而且如图1所示，实现“电信网络软件化”的四大关键技术是：SDN（软件定义网络）、NFV（网络功能虚拟化）、Cloud（云）以及Edge-Fog computing（边缘雾计算）。IEEE SDN Initiative还认为，“电信网络软件化”将在将来的5G（第五代移动通信）系统中发挥重要作用。

图1 由IEEE SDN Initiative提出的“电信网络软件化”架构

“电信网络软件化”对网络节点与IT系统进行深度集成/整合，充分利用软件（网络功能及业务的虚拟化）在灵活性、响应快速性等方面的“天然”优势，将从整体上带来电信网络的技术经济变革，将给电信基础设施的设计、实施、部署及运营带来深刻影响。因此，“电信网络软件化”将催生各种新兴的电信网络架构模式，使其具备自动化的运营流程（如：自管理），打造开放式、创新型的ICT业务范式。

IEEE SDN Initiative认为，“电信网络软件化”将首先被应用于5G网络与业务基础设施，这样一来，5G就将不仅仅是现有4G LTE网络的直接演进（即只是提高无线带宽、降低延迟/时延）。IEEE对5G的发展目标是：5G将是将来数字社会与数字经济的“神经系统”、无线区域容量是现有4G的1000倍、极大程度减小业务配置所花的平均时间、满足部分业务对于可靠性（数据包出错的可能性）及延迟的超高需求。

此外，5G网络也将提供非常广范围的新兴应用及ICT业务。可预见的是，内嵌入各类终端、机器与物体里的传感器将由低延迟/时延的固定-无线连接组成相关的物联网络，通过云、边缘雾计算基础设施的处理，最终转化为各种ICT服务。由这些传感器所收集的“海”量数据将会使得5G网络运营商创建出各种新兴的业务应用场景，诸如：IoT（物联网）、触觉互联网（Tactile Internet）、沉浸式通信（Immersive Communications）、X即服务（X-as-a-Service）——例如，通过将来的5G网络，可以对高级/先进的机器人系统执行远程控制与编程（通过应用编程接口API），这在现代工业与农业中有着非常好的应用前景——如工业4.0（Industry 4.0）、精细农业（Precision Agriculture）。

因此，IEEE SDN Initiative认为，5G系统的基础设施应具有这样的特性：网络、计算、存储的“无缝融合”；5G的部分功能以分布式部署，另一部分功能则集中部署；可支撑泛在的网络连接（包括有线网络与移动网络）；具备两大特性：高容量、极低延迟/时延（数毫秒级别的水平）。

电信网络的这种技术经济变革，已经受到了学术界及工业界的高度关注。由此，ONF（开放网络基金）、IETF（Internet工程任务组）、ITU-T（国际电信联盟电信标准局）、ETSI（欧洲电信标准协会）等国际论坛与组织都正在大力研发SDN、NFV、云、边缘雾计算的参考架构。

但是，上述的研发在目前所存在的比较大的问题是：相关新兴技术的“碎片化”比较严重，各论坛与组织相互之间的沟通、协调不力。这就延缓了“电信网络软件化”的进行。于是，IEEE Future Directions Committee（IEEE未来方向委员会）就启动了IEEE SDN Initiative这个跨IEEE各相关子协会的SDN研发计划，以期解决上述的“碎片化”问题，提出“电信网络软件化”愿景（不仅仅从技术角度，还从商业模式可持续性、通信政策问题等角度）。

IEEE SDN Initiative于2016年7月15日发布了其第二份白皮书“Towards 5G Software-Defined Ecosystems：Technical Challenges, Business Sustainability and Policy Issues（《软件定义的5G生态系统：技术挑战、商业模式可持续性、通信政策问题》）”，系统地阐述了其对于“电信网络软件化”这种电信网络技术经济变革的研究成果，其中的主要内容包括：

（1）对促进“电信网络软件化”的几大主要技术经济驱动力的综述；

（2）提出这样的愿景：Open Mobile Edge Cloud（开放式移动边缘云）；

（3）与“软件化的电信网络”的运营、安全、政策相关的几大主要技术挑战；

（4）对开源软件于“电信网络软件化”中将潜在扮演的角色的分析；

（5）面向概念验证（proof-of-concepts）的一些用例提案；

（6）“电信网络软件化”对于电信网络将带来哪些主要的社会经济影响（socio-economic impacts）？