基于SDN的城域傳送網(wǎng)(T-SDN)技術(shù)研究分析

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引言

SDN技術(shù)在當前的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中應(yīng)用廣泛，國內(nèi)各個設(shè)備生產(chǎn)商、運營商以及IT廠家對于這項技術(shù)投入了大量的資金與資源，希望以此提升自身的技術(shù)儲備，同時做好技術(shù)儲備，控制應(yīng)用技術(shù)的復(fù)雜度與成本。城域傳送網(wǎng)作為IP網(wǎng)絡(luò)中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要引入SDN技術(shù)，滿足用戶的實際需求，為企業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。

1 城域傳送網(wǎng)（TSDN）技術(shù)的相關(guān)概述

當前MSTP技術(shù)受到應(yīng)用環(huán)境變化的影響，在三層網(wǎng)絡(luò)功能，以及高帶寬供給等方面，逐漸無法滿足業(yè)務(wù)寬帶化與IP化的發(fā)展趨勢。伴隨著當前國內(nèi)3G基站逐漸向著HSPA技術(shù)的升級，以及一些LTE基站的部署，城市人流密集區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)無法滿足帶寬需求。當前我國的運營商已經(jīng)逐漸開始引入新一代分組傳輸技術(shù)，并且在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與更新中，將mstP轉(zhuǎn)化為本地承載傳輸網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)將無線回傳網(wǎng)絡(luò)高速化、多點化以及IP化。城域傳送網(wǎng)的最終發(fā)展目標就是要取代傳統(tǒng)的MSTP網(wǎng)絡(luò)，并且基于這種較為先進的通信理念，借助傳統(tǒng)路由器的架構(gòu)作為核心，引入增強OAM機制，以此實現(xiàn)對業(yè)務(wù)能力的增強。伴隨著當前網(wǎng)絡(luò)信息化規(guī)模的不斷擴大，當前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景在網(wǎng)絡(luò)運維，可用性等方面出現(xiàn)了一些問題。如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，伴隨著當前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，基站的數(shù)量也在快速增長，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸邊緣的節(jié)點也在隨之增加，網(wǎng)絡(luò)拓撲類型與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也隨之復(fù)雜化。網(wǎng)絡(luò)配置過于復(fù)雜，如傳統(tǒng)路由器命令行的配置方法，無法滿足當前大規(guī)模節(jié)點的調(diào)整與配置，其配置的參數(shù)過多，配置業(yè)務(wù)復(fù)雜，對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員的要求很高，人工配置存在一定的風(fēng)險。UTN設(shè)備由于其分布較為發(fā)散，網(wǎng)絡(luò)運維的過程非常復(fù)雜，這一點給運營商帶來了一定的壓力。另外業(yè)務(wù)故障無法及時轉(zhuǎn)化，造成業(yè)務(wù)的維護與開通復(fù)雜化[1]。

SDN技術(shù)最初源自于美國，當前逐漸成為國際網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中的焦點，并引起來思科、谷歌以及眾多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)企業(yè)和研究機構(gòu)的關(guān)注。基于SDN技術(shù)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以將網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面分離，在控制層面上提供統(tǒng)一且有效的管理，實現(xiàn)了編程可控制，對于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時調(diào)度與靈活管理。基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對流量和業(yè)務(wù)種類的調(diào)整與適應(yīng)，并提升了網(wǎng)絡(luò)運行的綜合效率，提升設(shè)備應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險的抵抗能力與恢復(fù)能力。目前國內(nèi)各大軟件提供商與設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)推出了不同的SDN方案，一些較為主流的網(wǎng)絡(luò)廠家在建設(shè)數(shù)據(jù)中心的過程中，引入SDN技術(shù)，產(chǎn)生了較為理想的應(yīng)用效果。

2 城域傳送網(wǎng)中SDN技術(shù)的應(yīng)用特征

SDN技術(shù)中非常重要的技術(shù)特征在于全局視圖與統(tǒng)一控制，在UTN網(wǎng)絡(luò)中利用SDN技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以發(fā)揮出SDN技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)信息的分組傳送，并且簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提升網(wǎng)絡(luò)部署的自動化程度、降低運維工作的難度，基于SDN技術(shù)構(gòu)建的城域傳送網(wǎng)可以實現(xiàn)如下一些特征?；谠O(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)平臺以及控制平臺，降低彼此之間的耦合，同時將控制面板優(yōu)化，不需要關(guān)注其內(nèi)部部署與協(xié)議，可以有效簡化設(shè)備的復(fù)雜程度。基于控制器進行集中化控制，部署相應(yīng)的流量應(yīng)用，有效的優(yōu)化業(yè)務(wù)之間的路徑，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的利用。另外SDN技術(shù)應(yīng)用擁有快速定位、快速修復(fù)等優(yōu)勢，基于控制器對數(shù)據(jù)進行檢測與上報，可以優(yōu)化業(yè)務(wù)，并且對業(yè)務(wù)進行及時處理和快速預(yù)測[2]。

SDN技術(shù)簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的配置，讓業(yè)務(wù)部署與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更加的簡化，拓展接入層的信息與數(shù)據(jù)，確保控制器能夠高效的對系統(tǒng)進行控制。從軟件到網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全面的虛擬化，并形成統(tǒng)一化的視圖，簡化監(jiān)控與管理，降低網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用難度，做好對網(wǎng)絡(luò)帶寬的約束。從當前SDN技術(shù)的應(yīng)用來看，由于這項技術(shù)依然處于試驗過程中，所以距離大規(guī)模的應(yīng)用依然存在一定的距離，這一點給運營商帶來了較高的風(fēng)險。和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)存在不同，SDN技術(shù)可以控制故障的發(fā)生，當然控制器可以利用分布的方式完成，但是這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如果受到攻擊，也會比分布式網(wǎng)絡(luò)控制更加嚴重。不管是在任何一種狀況下，控制器都應(yīng)當保持安全運算的環(huán)境，并擁有完善的備份機制、防護機制以及隔離機制，確保系統(tǒng)能夠順利穩(wěn)定的運行。由于單個控制器可以控制的節(jié)點較為有限，所以目前還沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估，這一點也要求要利用分布式控制器應(yīng)當不斷的優(yōu)化，提升網(wǎng)絡(luò)運行的效率，增強網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性。

3 以SDN技術(shù)為核心的城域傳送網(wǎng)架構(gòu)

基于SDN技術(shù)為核心所構(gòu)建的本地傳送網(wǎng)，主要包含有統(tǒng)一控制器、SDN網(wǎng)管、控制器等兩層架構(gòu)。對于一些部署較晚的SDN設(shè)備，可以利用UTN控制器對其控制，對于一些UTN設(shè)備可以通過技術(shù)改造，升級成為EMS，提升網(wǎng)絡(luò)部署以及網(wǎng)絡(luò)運維的能力，提供一些北向接口，并接受控制器的管控與協(xié)調(diào)。

在統(tǒng)一SDN域中，可以使用熱備的方式部署雙控制器，在這種正常的狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)控制器轉(zhuǎn)發(fā)主要有主控器進行處理與控制，主體與備用控制器可以基于相同的協(xié)議同步網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與信息。在主控制器出現(xiàn)了故障后，備用控制機能夠及時接收管理權(quán)限。同時備用控制器要和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備相銜接，將OPEN flow消息傳輸備用控制器處理。UTN控制可以與EMS共同協(xié)調(diào)處理。通過統(tǒng)一控制器對其進行控制，運營商可以基于同一控制器制定控制策略，從全網(wǎng)資源著手，確保網(wǎng)絡(luò)的oam，滿足電信網(wǎng)絡(luò)的實際運營需求。此外統(tǒng)一控制器還可以利用北向接口對網(wǎng)絡(luò)進行端到端層面的監(jiān)管[3]。

基于SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，將OPENFLOW控制模塊集成到轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中，實現(xiàn)SDN控制器建立并控制通道的作用，SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備可以向控制器提供狀態(tài)信息，并接受外部控制器的控制。全新接入的設(shè)備基于DHCP協(xié)議建立起控制通道，利用控制器實現(xiàn)邏輯與拓撲的解決。對于當前的UTN設(shè)備，可以維持原有的設(shè)備狀態(tài)，并改造設(shè)備與網(wǎng)管，提升網(wǎng)絡(luò)運營的自動化程度，確保網(wǎng)絡(luò)維護能夠順利開展管理，統(tǒng)一的接受協(xié)調(diào)控制器的管控。

SDN控制器要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與虛擬化的技術(shù)要求，從外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來看，SDN域是路由器，SDN設(shè)備可以基于控制器構(gòu)建不同的路由協(xié)議，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)與路由之間的互通?；赟DN進行本地綜合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，主要呈現(xiàn)如下一些特點。首先是分域SDN化，UTN設(shè)備和部署的新SDN之間可以利用設(shè)備進行分域管控，從而實現(xiàn)多樣化的管理流程。對于線網(wǎng)UTN設(shè)備而言，可以將其改造成EMS，從而提升網(wǎng)絡(luò)的自動化水平，并提升網(wǎng)絡(luò)的管理與運維能力，開放設(shè)備的北向開口，接受協(xié)調(diào)控制器的管控與調(diào)度。分層設(shè)置SDN化，可以在本地構(gòu)建綜合傳送網(wǎng)，簡化外部設(shè)備的接入，去除設(shè)備具有的功能，從而實現(xiàn)設(shè)備信息的轉(zhuǎn)發(fā)與控制。分布SDN化，增強網(wǎng)絡(luò)運營的效率[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，SDN技術(shù)在當前的城域傳送網(wǎng)中應(yīng)用非常廣泛，但是從國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的發(fā)展來看，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)依然需要不斷的優(yōu)化和改進，在技術(shù)的操作性以及應(yīng)用的標準化等方面不斷調(diào)整。滿足客戶對于網(wǎng)絡(luò)的需求。SDN技術(shù)必須要實現(xiàn)標準化以后，才能夠真正發(fā)揮出這項技術(shù)的作用，推動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)運營服務(wù)的進一步發(fā)展。