立足于软硬“解耦”的软件定义网络

 

作者：物女王（彭昭） 物联网智库     转载请注明来源和出处

 

SDN（软件定义网络）和NFV（网络虚拟化）无疑是当下IT领域最为炙手可热的趋势。在不久之前刚刚结束的巴塞罗那MWC展会上，几乎所有CT与IT厂商均把SDN与NFV作为降低通信成本的战略方向，提出了针对性的产品和方案。

也许这组词汇让你觉得有些陌生。如果探究SDN和NFV的内在逻辑，其实很简单，核心的思维是“分离”和“解耦”。SDN将控制平面（可以简单理解为上述例子中的车辆调度）和数据平面（例子中道路上行驶的车流）进行了分离，NFV将网络中使用的软、硬件进行了分离，各自解耦发挥最大功效。

推动SDN和NFV发展的主要驱动力来自数据中心和广域WAN，但它们的存在，可供物联网等场景借鉴和使用。SDN和NFV解决了物联网中业务灵活性和敏捷性的需求。面对迭代越来越快的通信技术，不停更新硬件和基础设施来跟上时代的脚步并不现实，因此就需要让控制和软件发挥作用，满足千变万化的业务需求，加快部署时间、提高网络的传输效率，同时确保硬件投入成本不会大幅增长。

这些基于软件的网络技术（包括SDN，NFV和SD-WAN）提供了灵活设计网络架构的新工具，可以根据物联网的业务需求定制网络。SDN主要是优化网络基础设施架构，比如交换机、路由器、无线网络等。NFV主要是提供增值功能的灵活性和低成本，包括负载均衡、安全、广域优化等。SDN提供的集中式管理控制功能和NFV提供的业务功能虚拟化，可以协调管控分布式IoT系统中的各种数据流和业务流。

随着分布式计算和终端智能的推进，SDN和NFV正在逐步走向网络边缘侧，推进边缘计算的发展，物联网人今后与其“你来我往”的机会越来越多。

比SDN和NFV更为重要的是，蕴藏在它们背后的“解耦”思维模式，这一思维催生了各种SDX，此起彼伏，推动硬件和软件之间的协同工作进入了一个新的高度。

最早的SDX出现在无线电领域，设备功能主要由硬件决定，一种设备对应一种专用硬件，不但不灵活，性价比也差。随着硬件通用性和软件多样性的提升，人们从而实现只需改变软件，就可赋予同一设备多种功能，甚至具有前所未有的新功能。 

现在这种思维逐渐扩展到其他领域，出现了“软件定义存储”、“软件定义网络”、“软件定义安全”、“软件定义数据中心”…有人就干脆说“软件定义一切”，也就是SDX。其中的集大成者是iPhone，同一款手机硬件通过个性化APP软件，实现游戏机、随身听、翻译笔等多重功能。工业领域的软PLC（工业可编程控制器），也是这一思维的成果之一。

打通工业通讯壁垒的TSN和OPC-UA

最后的这组技术来自工业领域，TSN（时间敏感网络）和OPC-UA（设备之间的“对话”协议）。它们一起协作解决了标准以太网在工业应用时的不确定性问题，和工业通讯之间彼此语言不通难以交互的问题。

标准以太网的本质是一种非确定性网，但在工业领域必须要求确定性，一组数据包裹必须完整、实时、确定性的到达目的地。为了满足这个需求，TSN自研“飞行快递货车”。普通货车从北京的国贸到天安门，全程5公里，大约需要20分钟左右，上下班高峰期还会更久。而TSN飞行汽车让送货计划被安排得分秒不差，如果以100公里/小时的速度行驶，TSN货车将在3分0秒后准时到达天安门，消除了标准以太网由于交通“拥堵”导致的非确定性。

除了解决以太网的确定性问题，TSN还正在解决工业领域的碎片化问题。要知道如今工业中存在着庞杂的、拗口的、各有所长也有所短的以太网协议，比如Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP、EtherCAT、PowerLink、SERCOS III等，每种技术的背后都有不同的厂商阵营在支持，哪家也无法一统江湖。工业通讯的碎片化还导致了对于数据包裹的描述不统一，即便收到了包裹，读不懂里面的内容也是白费。 

因此TSN和OPC-UA的核心思维是提出了一个可互操作的系统，并支持多个制造商、协议和机构在同一个网络上共享，同时数据使用相同的语言进行解析，不仅可得，而且可用。作为底层的通用架构，TSN使得更多企业可以在此架构上实现OT和IT的融合。这种融合提高了工业设备的连接性和通用性，并且面向未来，为大数据分析、边缘智能、新型业务提供了更快更好的发展路径。

 

你看到了，本文包含的热词很多。小结一下，我先是通过一个例子，为你呈现了各种通信技术的纵向关联，接着按照三个分组，包括5G、软件定义网络和实时物联网，横向将重点技术进行了解读。

一方面，通信网络正在历经一次质变，物联网人对于物联网中“网”的认知也必须随之升级，才能跟上这些变化。通信网络将从面向硬件的模式，转变为面向软件的模式，有效利用通信网络技术演进中的各种“红利”，无疑可以让物联网的发展事半功倍。

 

另一方面，由于大量物联网设备创造了前所未有的多样性需求，各种传感器和摄像头需要监控制造生产过程，设备供应商需要为大型机械提供预测性维护服务，智能医疗产品需要迅速找到附近的设备并与之协作/集成…各种各样的应用都对通信网络的异构IoT设备连接能力、可扩展性、可靠性、实时性和成本控制提出了更高更细更定制化的要求。通信行业如果能从市场角度出发，让产业界更加简明的理解各种技术解决的行业痛点，将很有助于推动它们落地融入现实场景。