基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用

施玉麟 王亞微 朱靖

【摘要】 在大數(shù)據(jù)時代，網(wǎng)絡(luò)體系不斷改革，SDN作為新生力量隨之出現(xiàn)，它借助控制器實現(xiàn)了對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的有效管理與合理配置?；赟DN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢，但未能替代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，為了進一步完善與改進SDN與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，本文探討了基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用，旨在滿足大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的需求，并促進世界網(wǎng)絡(luò)的融合。

【關(guān)鍵詞】 SDN 通信網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用

SDN又稱軟件定義網(wǎng)絡(luò)，它屬于新型的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想，變革了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運作模式為靜態(tài)的，過于依賴網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而源于不同廠商的設(shè)備，增加了網(wǎng)絡(luò)的復雜性與多樣性。但在大數(shù)據(jù)時代，海量數(shù)據(jù)的出現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)性能的要求不斷提高，為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，需要積極發(fā)揮傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的性能，同時也要解決大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)問題，在此情況下，SDN的出現(xiàn)適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。本文主要闡述了基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用，旨在推動SDN的發(fā)展。

一、基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的研究

SDN框架屬于集中式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其形式眾多，如：ONF定義的SDN架構(gòu)、ETSI推出的NFV構(gòu)架。ONF架構(gòu)實現(xiàn)現(xiàn)代先進技術(shù)與SDN的融合，在促進SDN發(fā)展的同時，還滿足了各大企業(yè)的需求。ONF定義的SDN架構(gòu)分為三層，分別為應(yīng)用層、控制層與基礎(chǔ)設(shè)施層，其中南向接口為控制層、基礎(chǔ)設(shè)施層的接口，北向接口為控制層、應(yīng)用層的接口。ETSI推出的NFV構(gòu)架，對軟件技術(shù)進行了積極的運用，其重點為網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，基礎(chǔ)為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架底層技術(shù)，同時NFV細化了控制層，在此基礎(chǔ)上，提高了管理的效率，滿足了商業(yè)化發(fā)展的需求[1]。SDN架構(gòu)的特點主要為集中控制、開放接口與網(wǎng)絡(luò)虛擬化，任何SDN架構(gòu)的提出均要具備上述三個特點。為了實現(xiàn)SDN，其方案主要分為三類，分別為基于專用接口、基于疊加網(wǎng)絡(luò)、基于開放協(xié)議，三個方案均支持集中網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，同時其軟件接口具有豐富性與靈活性，但也存在不足，如：第一個方案的接口、設(shè)備二者間存在緊密耦合的關(guān)系，第二個方案極易受底層網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響，增加了自身的復雜性，第三個方案不適合商業(yè)化競爭。

二、基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

隨著SDN框架的完善，對其實踐應(yīng)用展開了探索。對于互聯(lián)網(wǎng)而言，其構(gòu)成具有一定的復雜性與廣泛性，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其實際應(yīng)用均體現(xiàn)著對SDN的需求。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)中心問題制約著其發(fā)展，特別是在大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)其發(fā)展的需求，為了推動數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，提出了SDN框架，它有效解決了虛擬機與多租戶的問題[2]。在通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SDN，主要體現(xiàn)在它為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)建立了新的架構(gòu)。對于骨干網(wǎng)絡(luò)而言，它作為網(wǎng)絡(luò)的堅實基礎(chǔ)，其類型有兩種，一種為連接各個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，另一種為連接各個數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)，不同類型網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其作用、需求能力及流量大小等均存在差異，為了全面應(yīng)用SDN改造骨干網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計OpenFlow交換機時，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，提出相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)策略與緩存機制。同時，面對大范圍網(wǎng)絡(luò)及多節(jié)點，要積極利用集群架構(gòu)以此解決控制器存在的問題，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)才能夠具有一定的穩(wěn)定性與安全性。Google的骨干網(wǎng)絡(luò)對SDN進行了應(yīng)用，為I-scale與G-scale網(wǎng)絡(luò)定制了OpenFlow交換機，以此實現(xiàn)了對整個網(wǎng)絡(luò)資源的管控。對于城域網(wǎng)邊緣而言，它作為用戶進入骨干網(wǎng)的入口，在整個商業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系中扮演著重要的角色，因此，為了實現(xiàn)城域網(wǎng)邊緣的商業(yè)化，要在設(shè)備上保留用戶的狀態(tài)及其配置信息。在城域邊緣網(wǎng)中應(yīng)用SDN，實現(xiàn)了多臺設(shè)備的虛擬化，同時多個集群被整合為一個可控制集群，在整合后，城域網(wǎng)邊緣對用戶來說是邏輯性的設(shè)備，此時的設(shè)備由SDN控制器進行統(tǒng)一的支配。對于接入網(wǎng)而言，它作為接入業(yè)務(wù)控制層的主要部分，其節(jié)點數(shù)量眾多，并且分布范圍較廣，通過SDN的應(yīng)用，大量的節(jié)點統(tǒng)一為一個整體的虛擬設(shè)備，由SDN控制器對其進行統(tǒng)一的管理，同時SDN解決了新業(yè)務(wù)造成的業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈周期過長的問題。對于無線接入網(wǎng)而言，它是各大服務(wù)商最為關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，隨著移動設(shè)備的增多，無線接入網(wǎng)的覆蓋率及基站規(guī)模與日俱增，IP無線接入網(wǎng)主要是借助IP技術(shù)實現(xiàn)的，其優(yōu)勢十分顯著，擴大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，提高了網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的靈活性，保證了無線網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性，將SDN應(yīng)用于無線接入網(wǎng)，將SDN控制器建立在中心設(shè)備上，利用中心設(shè)備管理接入網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備，在SDN框架下，SDN控制器實現(xiàn)了對遠端設(shè)別的有效管理。對于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)而言，其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)具有一定的豐富性與復雜性，為了提高內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟價值，應(yīng)用了SDN，它使企業(yè)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了統(tǒng)一管理，在此基礎(chǔ)上，提高了企業(yè)業(yè)務(wù)的效率，降低了運營商的管理成本[3]。

總結(jié)：自SDN出現(xiàn)至今，其研究與應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注，ONF定義的SDN架構(gòu)，將其劃分為應(yīng)用層、控制層與基礎(chǔ)設(shè)施層，其方案為基于專用接口、基于疊加網(wǎng)絡(luò)、基于開放協(xié)議三種?；赟DN框架的通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在骨干網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)邊緣、接入網(wǎng)、無線接入網(wǎng)及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。相信隨著SDN應(yīng)用的日益廣泛，其優(yōu)勢將更加顯著。

參 考 文 獻

[1]趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用研究[J].移動通信，2015，14：64-68.

[2]汪正康，周鵬，肖俊超等.基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度機制[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2015，08：212-218.

[3]查勇.基于SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的優(yōu)勢分析與研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，04：9-10.