SDN/NFV专利态势与技术发展趋势

沈 滢 李文宇 张俊霞 周 洁

引言

SDN/NFV是电信界与IT界的热点词汇，它们是运营商未来网络新架构的关键，并且与云计算、虚拟化密切相关。SDN软件定义网络(Software Defined Network, SDN)，是由美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构，通过将网络设备控制面与数据面分离开来，实现网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供良好的平台[1]。NFV是ETSI(欧洲电信标准化协会)旨在通过采用通用硬件及虚拟化技术来取代目前由电信设备厂商给运营商提供的专用硬件设备，从而降低网络建设成本[2]。

本文以截至2015年10月SDN/NFV领域的路由管理、资源管理、数据处理、网元虚拟化、虚拟化网元、虚拟化管理、应用场景、仿真、配置等主要技术分枝为研究对象，使用国内外官方权威数据库，对相关专利进行检索，并运用科学分析工具进行宏观统计分析和趋势解读。

1 SDN/NFV技术专利申请态势总况

1.1 SDN专利申请态势

1)SDN全球和国内专利申请持续高速增长，国内专利申请超过美欧。SDN领域在2006～2015年期间全球主要地区共计2 888项专利申请，其中美国1 252项，中国1 436项，欧洲200项。

美国专利的申请态势是总体数量大，呈现上扬申请趋势，预计今后一段时期内仍存在大量申请，欧洲专利申请趋势虽然上扬但总量不大。

国内专利的申请态势是总体数量大，是众多厂商重视的热点市场，申请数量呈现上扬趋势，预计今后一段时期内仍存在大量申请。如图1所示。

图1 SDN领域欧美和在华专利申请态势

2)中美欧专利在各技术分支的分布情况基本一致，爆发式增长热点值得关注。在中国与欧美专利申请较同步，都从2011年进入快速发展期。六大技术分支申请态势较同步，其中资源池化管理、动态按需分配、低能耗提供基础设施服务方面大量涌现专利。如图2所示。

图2 SDN领域欧美和在华专利技术分布情况

2014年，在中国申请中资源管理类专利出现爆发，值得关注；从2013年开始热点技术大量布局专利，并预测相关专利申请量还会增加，专利布局密集，值得研发借鉴和预警风险防范；热点专利主要布局在中国、美国，中国专利占SDN中美欧专利的57%，美国占37%；布局热点专利技术的公司主要是华为、NEC、华三通信、ERICSSON、NEC、IBM、CISCO和中兴。

1.2 NFV专利申请态势

1)NFV技术全球起步时间基本相同，美国和在华申请数量领先于欧洲。NFV技术专利在2013～2015年期间共计216项专利申请，其中美国87项，中国88项，欧洲41项。如图3所示。

图3 NFV领域欧美和在中国专利申请态势

美国欧洲和中国在该领域的技术研究的起步时间大致相同，最早关于NFV技术的专利申请都出现在2013年。

美国专利的申请总体数量与在中国数量相当，欧洲专利申请总量相对较小。虽然在技术起步阶段的统计数据不具备绝对代表性，但从近3年的专利数量分布情况看全球厂商更重视在美国和中国市场的专利布局。

2)NFV技术专利申请热点集中，欧美地区的集中化倾向更明显。在中国、美国和欧洲的NFV专利申请热点都集中在针对NFV部署的虚拟化性能提升、虚拟化网元、虚拟化管理三个主要技术方面，尤其是美国和欧洲地区主要专利申请集中在以上几个方向，在仿真、测试和配置等方向上专利数量较少。如图4所示。

图4 NFV领域欧美和在中国专利技术分布情况

2 SDN/NFV关键技术发展趋势分析

2.1 SDN从数据中心走出，向网络的其他部分延伸

1)现有技术积累主要以数据中心应用场景为主。SDN技术研究中，将SDN用于管理控制无线网络等其他场景的技术成果相对较少。如图5所示，以在中国申请为例，数据中心相关的应用成果类专利占比超过总数一半，而无线接入等其他几类应用场景的总和仅占42%。主要有两个方面原因导致IDC数据中心成为运营商先引入SDN技术的应用场景并持续受到高度关注。一是主流运营商和设备商普遍将SDN视为IDC云化的重要解决方案；二是利用SDN实现数据中心网络资源优化是降低数据中心运营支出直观有效手段。

2)家庭网络、接入网、移动回传、移动核心网、城域网等场景的技术应用创新纷纷涌现，专利申请呈现提升趋势。如图6所示，以在中国申请为例，数据中心类专利2012年占总数的60以上，以后的3年间，其他场景类专利占比开始呈现提升趋势，数据中心类占比降到50%上下，尤其是接入网和核心网类，呈现出稳定的逐年提升，表明随着SDN技术的不断发展成熟，开始由数据中心网络向网络其他部分逐渐延伸渗透，呈现出广阔的商用前景。

图5 不同应用场景下SDN专利申请情况

图6 不同应用场景下SDN领域近4年专利申请情况

2.2 各申请人在SDN领域争相布局，NFV领域专利持有相对分散

1)SDN领域电信设备商、传统IT巨头、新兴IT企业和高校申请活跃度高，争相布局。2006～2015年间，持续在欧美地区布局SDN专利的申请人如表1所示，主要通信设备商和老牌IT企业IBM位列其中。

表1 SDN领域近10年全球申请人统计

2006～2015年间，持续在华布局SDN专利的申请人如表2所示，除了国内主流通信设备商，还包括北京邮电大学，累计申请专利已达30余件。

表2 SDN领域近10年在华申请人统计

2012～2015年新增布局SDN欧美专利的申请人有四家，其中Connectloud、VMware、Nicira三家为专注云计算或虚拟化的新兴IT企业。如表3所示。

表3 SDN领域近4年全球新增申请人统计

2012～2015年新增在华布局SDN专利的申请人有如下几家，除了通信背景的企业，浙江大学也位列其中。如表4所示。

表4 SDN领域近4年在华新增申请人统计

2)NFV领域专利持有相对分散，运营商阵营普遍参与，我国企业华为等优势初显。全球NFV技术专利申请人排名中，前20位申请人共持有专利33件，平均申请量不足2件，符合新兴技术从萌芽走向成熟之前的普遍特征。其中我国企业华为技术分别以“HUAWEI”和“FUTUREWEI”为申请人共申请专利6件，初显略微领先的优势。其它申请量高于平均值的申请人还有IT企业HP，电信设备商阿尔卡特朗讯、爱立信、思科，以及运营商Telefonica和DoCoMo。其中电信运营商Telefonica与电信设备商爱立信开展联合申请、DoCoMo以欧洲研发中心专门进行NFV专利申请。与以往的通信技术起步阶段相比，运营商对专利的投入度相对更高。在NFV标准化起到主导贡献作用的AT&T、英国电信、德国电信、KDDI、Orange、沃达丰和中国移动等尚未在国际上显露专利实力[3]，其中不排除申请公开期和国际申请潜伏期等因素的影响。如表5所示。

表5 SDN与NFV组合技术全球申请人统计

2.3 SDN与NFV的组合组网成为企业技术创新热点

以在中国申请专利为例，将SDN与NFV的关键词联合进行检索，命中专利35件，其中与组网技术相关的有10件，约占据总量的28%。申请人包括国内主流通信企业华为技术、中兴通讯、杭州华三通信和中国联通等。

华为技术的专利申请主要涉及云化数据中心、分组核心网等场景中，NFV架构下的SDN部署方法，涉及承载资源灵活分配方法、业务链解决方案等。

中兴通信的专利申请披露了在SDN控制器架构中，将BNG应用以NFV的方式驻留在单独的服务器上然后通过SDN的北向接口与OFC交互的部署方法。

中国联通对基于SDN的云化核心网的EPC资源实现和管理逻辑进行改进，提出了一种实现移动内容分发的方法及系统，能够实现MCDN服务节点资源共享和系统扩展。采用SDN和NFV组合的解决方案实现EPC资源灵活管控，并缓解移动核心网流量压力[4]。

数通设备商杭州华三通信公布一种SDN组合网关，充分利用NFV支持多业务的优势，提高SDN网络部署的灵活性，并通过将硬件网关作为统一流量出口，释放对承载NFV的服务器的物理位置的约束，从而简化组网的复杂性[5]。

3 研究结论

SDN全球专利申请仍处于快速增长期，参与者多，网络设备企业和传统IT占据主导，高校类申请人申请活跃，个别企业申请量较大；SDN标准呈未统一化，创新机会多，同时积极参与标准制定、贡献技术并申请专利可抢占产业制高点；SDN目前未见专利侵权诉讼，但随着产品大规模普及和商用化，专利纠纷不可避免，应做好专利储备和预警分析工作。

NFV的专利申请处于起步阶段，专利持有情况分散，运营商参与度高于以往，我国企业在全球专利优势初显。

国际领先企业中，在标准化工作中起主导作用的AT&T、英国电信、德国电信、KDDI、Orange、沃达丰和中国移动等尚未在全球范围内显露专利实力，其中不排除申请公开期和国际申请潜伏期等因素的影响。该因素对分析评价主流企业的专利持有情况方面具有一定的潜在影响，该影响可通过持续的跟踪研究来进行修正。

SDN与NFV的组合带来的组网灵活性成为申请企业关注的热点[6]，以国内为例，主流设备商和运营商在数据中心云化、核心网SDN部署等场合纷纷探索SDN/NFV组合解决方案，以实现组网灵活性、优化资源调配和降低复杂度等目标。

参考文献

[1]IMT2020网络架构白皮书[R].2015

[2]中国信息通信研究院(原工信部电信研究院)ICT深度观察[R].2014

[3] 张卫峰.深度解析SDN 利益, 战略, 技术, 实现[M].北京: 电子工业出版社, 2014

[4]Douglas Alger.大数据云计算时代数据中心经典案例赏析[M].曾少宁, 译.北京: 人民邮电出版社, 2014

[5]徐立冰.云计算和大数据时代的网络技术揭秘[M].北京: 人民邮电出版社, 2013

[6]中国信息通信研究院.SDN产业发展白皮书[R].2015