SDN 在傳送網(wǎng)絡的引入與應用分析

馬志遠 駱永洪

（同信通信股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，特別是對于SDN 技術(shù)來說，為電子科技和電子產(chǎn)品的發(fā)展提供了便利。SDN（中文簡稱：軟件定義網(wǎng)絡）是一種新型網(wǎng)絡創(chuàng)新架構(gòu)，是斯坦福大學提出的，有效地實現(xiàn)了網(wǎng)絡的靈活性，為網(wǎng)絡提供良好的創(chuàng)新平臺，同時該網(wǎng)絡架構(gòu)為網(wǎng)絡虛擬化提供了便利和幫助，SDN架跨越多個層面的部署，其網(wǎng)絡拓撲、集中算法和物理信息等，實現(xiàn)資源的統(tǒng)一控制，有效提升傳送網(wǎng)的靈活性。下文就對SDN技術(shù)進行概述和探討分析。

1 SDN 概述

SDN技術(shù)是一種新型網(wǎng)絡創(chuàng)新架構(gòu)實現(xiàn)控制平臺和轉(zhuǎn)發(fā)平面的有效分離（應用、轉(zhuǎn)發(fā)和控制層面），有效增強網(wǎng)絡的流量，使得管道的管理更加具有靈活性，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡進行完善的構(gòu)建。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡當中，控制平面的功能是分布式的運行，如果需要增加新的網(wǎng)絡功能，則需要對現(xiàn)有的網(wǎng)絡設備進行優(yōu)化升級，但是這也對現(xiàn)有的網(wǎng)絡帶來極大的弊端，而SDN 的應用則有效克服這一缺陷，采用集中式的方法完成對于平面的轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)兩個平面的有效分離，對接口進行集中的控制，提高可編程的靈活性。

2 SDN 的架構(gòu)體系

SDN技術(shù)的核心思想是將控制面和數(shù)據(jù)面進行分離，能夠有效解決控制平面和用戶平面的耦合問題，將用戶功能于接入網(wǎng)位置更加接近，大幅度降低網(wǎng)絡的時延性。SDN主要是由軟件和硬件的數(shù)據(jù)通道構(gòu)成。其中，軟件控制的有管理以及路由構(gòu)成，數(shù)據(jù)通道對數(shù)據(jù)進行查詢、修改和緩存等功能。借助于SDN的架構(gòu)體系，方便用戶對各種應用程序的開發(fā)和使用，借助于不同的網(wǎng)絡拓撲，滿足不通過的需求，但是具體的實施會在ONF SDN 架構(gòu)上增加協(xié)同層，實現(xiàn)業(yè)務的協(xié)同等，如圖1 為SDN的架構(gòu)體系。

圖1 SDN 的架構(gòu)體系

3 SDN 在傳送網(wǎng)絡分析

3.1 驅(qū)動力分析

對于傳送網(wǎng)的研究主要是提高網(wǎng)絡的容量和速率，但是SDN總體進程比較緩慢主要是由于兩點：一是網(wǎng)絡架構(gòu)比較復雜，雖然說引入SDN 技術(shù)，可實現(xiàn)網(wǎng)絡的集中管控，但是需要強大的中央數(shù)據(jù)庫，但是涉及的廠家以及版本的不同難以實現(xiàn)統(tǒng)一的管理；二是傳送網(wǎng)的運維成本在于設備和管線，隨著市場的競爭加劇，網(wǎng)絡需求更多并且更加復雜，導致網(wǎng)絡管理管理難度加大，難以節(jié)省運營成本。實現(xiàn)流量的多方向轉(zhuǎn)發(fā)和控制。其中有以下幾點：一是租客業(yè)務需求增多，主要是借助于標準化的抽象化網(wǎng)絡，實現(xiàn)資源的動態(tài)化管理，提升網(wǎng)絡使用效率和可用性；二是網(wǎng)絡建設成本和運維成本加大，在網(wǎng)絡建好后，難以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的資源快速資源配置，導致資源利用率下降；三是移動網(wǎng)絡流量經(jīng)營需求的不斷增長，傳統(tǒng)的模式管理難以保障業(yè)務質(zhì)量，接入SDN 技術(shù)，能夠有效使得相關(guān)業(yè)務開放，網(wǎng)絡的智能化以及承載控制的有效分離，在新的環(huán)境下，其優(yōu)勢可見一斑。

3.2 切入點分析

從技術(shù)的角度分析，有三種：一是借助于SDN 能夠?qū)崿F(xiàn)OTN和WDM的集成，實現(xiàn)對于資源的管理和控制；二是建立自動化SDN環(huán)境，實現(xiàn)資源的存儲，可以有效提高支持虛擬化的網(wǎng)絡功能；三是借助于SDN 集成光層和IP 層，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的優(yōu)化配置，同時實現(xiàn)彈性傳送業(yè)務，比如：現(xiàn)階段提出一種新型的網(wǎng)絡架構(gòu)-SPTN的架構(gòu)，能夠?qū)DN 與PTN 深度結(jié)合，該技術(shù)更好地完成對于資源的優(yōu)化控制，大幅度提升對于業(yè)務的靈活性等。

從引入的分為兩步分析：一是實現(xiàn)網(wǎng)絡的兼容，因為大量的現(xiàn)有網(wǎng)絡的南向接口均非Openflow，需要沿用Qx/SNMP 接口，借助于Controller 與網(wǎng)管兩者之間的緊耦合來實現(xiàn)SDN，實現(xiàn)定義統(tǒng)一的特性；二是可支持Openflow。實現(xiàn)接口的標準化，有效提高網(wǎng)絡的使用效率。

4 傳送網(wǎng)引入SDN 的應用場景分析

4.1 基站業(yè)務應用場景

隨著LTE、LTE-A 等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步，使得相關(guān)基站向高寬帶以及低延時的方向發(fā)展，加之相關(guān)用戶的流動性增加，使得大幅度提升寬帶的彈性。面向基站業(yè)務的應用場景，借助于SDN技術(shù)，實現(xiàn)對于流量的感知，同時對于帶寬的動態(tài)化的調(diào)控。站在全局角度分析，能夠有效降低時延，實現(xiàn)實現(xiàn)流量的多方向轉(zhuǎn)發(fā)和控制，其場景分析如圖2 所示。

4.2 集客業(yè)務應用場景

目前來說，集客業(yè)務主要面臨著以下問題：對于網(wǎng)關(guān)的業(yè)務配置效率底低下，面對長距離的網(wǎng)管協(xié)調(diào)配置周期較長，使得網(wǎng)絡的使用效率低下；同時，業(yè)務和路徑協(xié)調(diào)配置過于頻繁，每次調(diào)整需要重新規(guī)劃；潮汐效應導致流量產(chǎn)生不均衡，地理分布不均導致業(yè)務密集區(qū)寬帶業(yè)務緊張，對于資源利用率低下；運營商不同的業(yè)務需要獨立的網(wǎng)絡資源，集團相應的客戶且需要自己租用網(wǎng)絡等，因此需要對于傳送網(wǎng)提出更高的要求，需要業(yè)務更加靈活、網(wǎng)絡的虛擬化以及資源的高效利用等，借助于SDN 的引入們，能夠有效實現(xiàn)對于業(yè)務的快速發(fā)放、業(yè)務質(zhì)量的有效監(jiān)控以及業(yè)務的高效調(diào)整，實現(xiàn)網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)配置，提高業(yè)務的可靠性，降低網(wǎng)絡的配置復雜度等，最大化提升用戶- 網(wǎng)絡感知及用戶體驗。其中，圖3 為集客業(yè)務應用場景分析。

圖3 集客業(yè)務應用場景

4.3 家寬業(yè)務應用場景

家寬業(yè)務接入方式多樣且豐富，包括光纖到戶以及光纖到大樓等方式，但是需要需要提供用戶體驗一致的異構(gòu)網(wǎng)絡。具有光纖、五類線、視頻電纜等不同方式的接入媒質(zhì)，具有多樣化的終端形態(tài)（比如：光網(wǎng)絡終端或者家庭網(wǎng)關(guān)等），同時需要對多設備和場景的統(tǒng)一化管理和維護。在強烈的市場競爭環(huán)境下，按照用戶的不同需求，大幅度提高網(wǎng)絡的質(zhì)量基礎上，提高對用戶的服務質(zhì)量。借助于SDN+PON 的方式，可以實現(xiàn)對于PON 的簡化運維管理；按需分配，實現(xiàn)管理的分權(quán)分域，確保提高VIP 客戶的業(yè)務體驗感，大幅度提高智能的業(yè)務的感知能力的同時，有效提高管道的價值。通過引入SDN技術(shù)，實現(xiàn)集中式運維管理；智能化業(yè)務的感知力，大幅度提升自定義業(yè)務的靈活性，滿足多用戶應用需要等。其中，家寬業(yè)務SDN應用場景及特點如圖4 所示。

圖4 家寬業(yè)務SDN 應用場景及特點

4.4 光纜網(wǎng)絡應用場景

每個運營商都擁有大規(guī)模的光交基礎資源網(wǎng)絡。一般來說，其站點光纖采用人工紙質(zhì)標記，詳細記錄相關(guān)端口的信息，同時，并記錄在資管系統(tǒng)當中。工程光纖跳線需要多次進站，相應的效率就比較低下，就大大提高了使用成本。應對海量數(shù)據(jù)管理，需要向軟件化的可視化管理轉(zhuǎn)型，采用智能的ODN將無源進行有源化，對其進行ID 化管理，實現(xiàn)自動故障的快速定位，使得大大降低運維成本。采用的SDN應用，實現(xiàn)統(tǒng)一管理有源和無源網(wǎng)絡，并同意配置端口業(yè)務。

5 結(jié)論

綜上所述，SDN 架跨越多個層面的部署，其網(wǎng)絡拓撲、集中算法和物理信息等有待進一步的研究。控制層面的集中化是否會給現(xiàn)有的網(wǎng)絡帶來弊端，使得網(wǎng)絡性能的降低？同時，對此加入新的業(yè)務是否會造成時延等問題。但是，可以預見的是，隨著SDN的不斷完善和優(yōu)化，完成對于資源的優(yōu)化控制，有效提高網(wǎng)絡的業(yè)務能力，大幅度提升對于業(yè)務的靈活性，能夠，大大降低網(wǎng)絡的運維成本，為后期的研究提供一定的基礎。