基于SDN的應(yīng)用驅(qū)動廣域網(wǎng)在內(nèi)蒙古氣象專網(wǎng)中的應(yīng)用

池繼忠

摘要 本文介紹了基于SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，并結(jié)合內(nèi)蒙古氣象全區(qū)氣象專網(wǎng)的實際應(yīng)用場景，建設(shè)基于SDN技術(shù)的應(yīng)用驅(qū)動專網(wǎng)。實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量監(jiān)控、關(guān)鍵業(yè)務(wù)自動根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行業(yè)務(wù)遷移、統(tǒng)一調(diào)度中心下發(fā)策略等功能。通過與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對比進(jìn)行歸納總結(jié)，得出本方案的實用價值。

[關(guān)鍵詞]SDN 氣象專網(wǎng) 數(shù)據(jù)調(diào)度

1 引言

經(jīng)過多年發(fā)展，我區(qū)氣象信息化能力不斷提高，建成了“天地一體化”的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);氣象數(shù)據(jù)傳輸與服務(wù)能力不斷增強，構(gòu)建了基于CIMISS的集約化數(shù)據(jù)環(huán)境。隨著新興業(yè)務(wù)的不斷增加，對網(wǎng)絡(luò)帶寬、實時質(zhì)量，甚至網(wǎng)絡(luò)運維響應(yīng)均提出更高的要求，傳統(tǒng)依靠協(xié)議驅(qū)動的廣域網(wǎng)愈加顯得僵化，無法滿足多業(yè)務(wù)靈活承載與成本可控的平衡，從而暴露出一系列問題：

（1）氣象預(yù)警類業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬需求較小，但是對網(wǎng)絡(luò)實時質(zhì)量要求極高，傳統(tǒng)廣域網(wǎng)的業(yè)務(wù)選路依靠協(xié)議選定，只有故障時才會進(jìn)行切換，無法基于廣域網(wǎng)鏈路質(zhì)量劣化從而優(yōu)選路徑;

（2）氣象專網(wǎng)覆蓋氣象辦公、業(yè)務(wù)、視頻等各項業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)流量模型及業(yè)務(wù)等級不同。因為缺乏關(guān)鍵業(yè)務(wù)的流量畫像，新業(yè)務(wù)的上線往往需要較長時間進(jìn)行容量評估或帶寬升級，對業(yè)務(wù)部門的新業(yè)務(wù)上線造成較大困擾;

（3）原有運維模式對于廣域網(wǎng)故障、劣化的問題定位十分被動，往往是在業(yè)務(wù)受到一段時間后才響應(yīng)，所以依靠人肉運維模式的排障、部署新業(yè)務(wù)效率較低。

鑒于上述情況，為了提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率以及網(wǎng)絡(luò)可用率，保障核心業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運行，基于SDN在內(nèi)蒙古氣象專網(wǎng)中建設(shè)應(yīng)用驅(qū)動的光宇網(wǎng)絡(luò)。

2 基于SDN的應(yīng)用驅(qū)動氣象專網(wǎng)概述

2.1 內(nèi)蒙古氣象廣域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

內(nèi)蒙氣象廣域網(wǎng)為典型的三級行業(yè)縱向網(wǎng)絡(luò)，架構(gòu)方面由從上至下分為“自治區(qū)一盟市一旗縣”三級;數(shù)據(jù)中心部署在自治區(qū)級中心位置。

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)健壯性設(shè)計

自治區(qū)、盟市均采用雙設(shè)備、雙鏈路設(shè)計，自治區(qū)與各盟市市采用“口字型”組網(wǎng)模式;各旗縣根據(jù)實際情況采用單/雙設(shè)備、雙鏈路設(shè)計。各級互聯(lián)租用兩家不同運營商的PTN、MSTP傳輸鏈路，以便降低鏈路故障風(fēng)險。

2.1.2 路由及業(yè)務(wù)設(shè)計

自治區(qū)、盟市市、旗縣采用OSFP協(xié)議。內(nèi)蒙氣象廣域網(wǎng)主要滿足各氣象平臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)、OA辦公、視頻會議等。

2.2 基于SDN的應(yīng)用驅(qū)動廣域網(wǎng)解決方案

由于數(shù)據(jù)集約化，更多數(shù)據(jù)放到了自治區(qū)里，對網(wǎng)絡(luò)可靠性、穩(wěn)定性要求更高，故此次改造采用了新華三的ADWAN（應(yīng)用驅(qū)動廣域網(wǎng)）解決方案。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)數(shù)據(jù)中心機房流量采集結(jié)果，歸納出全網(wǎng)流量占比較高的15種業(yè)務(wù)訪問，如表1所示。

SDN網(wǎng)絡(luò)的工作原理是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的控制功能從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中分離出來，使用可編程的控制器（Controller）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)控制。SDN控制器會在每一個節(jié)點路由器上建立Tunnel，在整個專網(wǎng)物理層上建立一層邏輯網(wǎng)絡(luò)。將上述業(yè)務(wù)按照優(yōu)先級配置在SDN控制器中，SDN控制器會對組網(wǎng)中的每一臺路由器下發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)策略，路由器可根據(jù)數(shù)據(jù)包的源IP地址或目的IP地址判斷實際轉(zhuǎn)發(fā)端口，做到業(yè)務(wù)控制。通過SDN控制器，使業(yè)務(wù)和運維一目了然，提高管理人員的診斷效率。另外，通過控制器自動下發(fā)各種配置，無需登錄設(shè)備一一輸入命令，簡化配置過程，將原來每節(jié)點上線需要一天的時間縮短到不超過一小時，設(shè)備配置都由控制器維護(hù)管理，無需關(guān)心哪些配置有效或無效，也避免了人工刪除出錯。

3 效益分析

借助應(yīng)用驅(qū)動廣域網(wǎng)方案，內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局實現(xiàn)了業(yè)務(wù)模型畫像、業(yè)務(wù)配置自動下發(fā)、業(yè)務(wù)自動識別網(wǎng)絡(luò)、自動優(yōu)選路徑等功能，降低業(yè)務(wù)配置管理難度，優(yōu)化復(fù)雜業(yè)務(wù)模型下的流量均衡，實現(xiàn)氣象業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)資源使用的完美契合。

在技術(shù)創(chuàng)造價值的時代，結(jié)合自身實際情況，積極利用新一代信息化技術(shù)實現(xiàn)向自動化、高效率的運營模式轉(zhuǎn)型。憑借卓越的運行效果，成為廣域網(wǎng)SDN實踐標(biāo)桿，受到了各個行業(yè)的肯定。

根據(jù)后期監(jiān)測，每個節(jié)點鏈路利用率均衡在50%以內(nèi)，關(guān)鍵業(yè)務(wù)不在出現(xiàn)帶寬不足的情況;在新業(yè)務(wù)上線時只需做好規(guī)劃，利用圖形化界面即可完成網(wǎng)絡(luò)配置，提升效率的同時又節(jié)約了成本。另外，信息部門也從傳統(tǒng)“業(yè)務(wù)被動承載”模式轉(zhuǎn)型為“業(yè)務(wù)分析專家”，進(jìn)一步加強了信息部門與周邊業(yè)務(wù)部門的緊密合作，為智慧氣象的實現(xiàn)貢獻(xiàn)了更大力量。

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