戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

◆黃超強(qiáng)

戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

◆黃超強(qiáng)

(深圳市寶安職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東 518128)

在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，軟件定義的網(wǎng)絡(luò)主要運(yùn)用了控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的模式，在使用軟件的過程中，需要利用網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯，這種邏輯具有很強(qiáng)的靈活性，軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信中有著重要的作用。現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)各個(gè)軟件都有非常豐富的業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的形式也從單一形式向復(fù)合模式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用，以此來解決轉(zhuǎn)發(fā)能力與上層業(yè)務(wù)、應(yīng)用之間的矛盾，本文主要從軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入手，分析戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，以供借鑒。

戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)；軟件定義；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

0 前言

傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)具有相互獨(dú)立的操作系統(tǒng)和控制層面，整體的設(shè)備與設(shè)備間主要通過分布式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換信息和數(shù)據(jù)。這種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模式只能解決特定的問題，還有單獨(dú)控制各個(gè)設(shè)備等問題，而現(xiàn)代化的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)將無線電臺、路由交換節(jié)點(diǎn)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件有機(jī)的集合在一起，有效地發(fā)揮通信網(wǎng)的優(yōu) 勢，帶寬資源有限、節(jié)點(diǎn)機(jī)動性和用戶移動性多樣、抗毀性和安全性要求高等，這樣才能提高通信技術(shù)的發(fā)展。

1 戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

軟件定義主要是指服務(wù)資源支持SDN的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，模塊化的物理資源池將被精心配置，用以實(shí)現(xiàn)彈性調(diào)整、動態(tài)分配與可編程配置。軟件定義解決方案有很多種，有些軟件定義還經(jīng)常互相沖突，如簡單化、敏捷性，有開放擴(kuò)展管理，也有完全自行管理。軟件定義意味著所有關(guān)鍵的非服務(wù)器IT基礎(chǔ)設(shè)施都可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，伴隨著效率、自動化、靈活性與服務(wù)質(zhì)量的提升增益。目前，產(chǎn)業(yè)界開放了網(wǎng)絡(luò)基金會，將軟件組織定義的SDN架構(gòu)、SDN構(gòu)架控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面的分離，開放的可編程接口，集中化的網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的自動化應(yīng)用程序控制，硬件編程接口的標(biāo)準(zhǔn)化。從下向上，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、控制層及應(yīng)用層，如圖1所示。

在戰(zhàn)術(shù)通信中，控制層主要負(fù)責(zé)處理抽象的信息和數(shù)據(jù)，一般需要利用南向接口和北向接口，對底層和上層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行控制和應(yīng)用，控制層對底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制，以此來獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息和抽象視圖。而應(yīng)用層主要是指，控制層的服務(wù)進(jìn)行控制，主要負(fù)責(zé)管理和控制網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)和處理等，這樣可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的屬性配置，還可以提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。北向接口可以充分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)意識，需要在通信網(wǎng)進(jìn)行操作，路由、組播、安全、訪問控制、帶寬管理、流量工程、服務(wù)質(zhì)量、處理器和存儲優(yōu)化以及各種形式的政策管理，這樣才能應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中[1]。

圖1 SDN 架構(gòu)

2 戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)不同的接入和傳輸方式，需要對設(shè)計(jì)通訊網(wǎng)絡(luò)框架，這樣才能將業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離。根據(jù)戰(zhàn)術(shù)通信的特點(diǎn)來劃分，主要分為業(yè)務(wù)層、控制層和承載層，這樣可以將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活性的擴(kuò)展，這樣不僅有利于制定交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)策略，還可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自治的目的，如圖2所示。

圖2 戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

2.1戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中業(yè)務(wù)層的應(yīng)用

在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，業(yè)務(wù)層涵蓋了各個(gè)戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，戰(zhàn)術(shù)通訊網(wǎng)中的業(yè)務(wù)可分為會話類和數(shù)據(jù)類。很多會話類的業(yè)務(wù)所涵蓋的業(yè)務(wù)比較多，對實(shí)時(shí)要求比較嚴(yán)格，尤其是丟包業(yè)務(wù)，很多會話類業(yè)務(wù)對丟包業(yè)務(wù)不是很敏感，從而影響了業(yè)務(wù)實(shí)行；而數(shù)據(jù)類的業(yè)務(wù)恰恰與會話類業(yè)務(wù)相反，業(yè)務(wù)非常重視丟包率，在一定程度上要求提高丟包的概率，對實(shí)時(shí)性要求就不那么嚴(yán)格要求了。在戰(zhàn)術(shù)通訊中業(yè)務(wù)層應(yīng)用中，對會話業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，這樣可以根據(jù)通信網(wǎng)的需要提高業(yè)務(wù)類，還可以針對不同重要程度、不同類型的業(yè)務(wù)按需提供QoS保障能力、傳輸能力以及網(wǎng)絡(luò)安全能力，以提高網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用[2]。

2.2戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中控制層的應(yīng)用

在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，控制層主要是指SDN控制器，控制層的業(yè)務(wù)一般是業(yè)務(wù)控制與網(wǎng)絡(luò)控制，這是控制層的子層。業(yè)務(wù)控制主要是指，業(yè)務(wù)的子層與SDN架構(gòu)中的應(yīng)用層相對應(yīng)，這種應(yīng)用模式往往有著承上啟下的作用，這種模式可以傳送控制服務(wù)，不僅可以填補(bǔ)業(yè)務(wù)控制與路由交換設(shè)備之間的空缺，還可以實(shí)心信息的共享。而網(wǎng)絡(luò)控制子層與傳統(tǒng)SDN架構(gòu)中的控制層相對應(yīng)，在業(yè)務(wù)控制子層中，應(yīng)用程序可以研制基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為了實(shí)現(xiàn)兩者之間的交換和轉(zhuǎn)換，可以通過調(diào)用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來控制網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化行為，從而達(dá)到交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)行為的目的，這樣不僅可以有效的屏蔽SDN控制子層，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制。

北向接口將業(yè)務(wù)控制與網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行交互，南向接口將網(wǎng)絡(luò)控制與業(yè)務(wù)控制進(jìn)行交互，需要保證上層業(yè)務(wù)與下層通信的適應(yīng)性，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)行傳送控制，傳送控制服務(wù)主要是指全域資源態(tài)勢感知、全域流量態(tài)勢感知、路徑計(jì)算、域間態(tài)勢信息共享以及域內(nèi)分布式管理等功能實(shí)體。邏輯控制范圍是域的控制，域?qū)DN控制器與SDN交換機(jī)集合在一起，成為一個(gè)抽象的交換機(jī)，域根據(jù)不同的通信鏈路抽象成不同的交換機(jī)接口。全域資源主要從所有 SDN交換機(jī)獲取本域的交換機(jī)，各個(gè)交換機(jī)都有不同的通信鏈路的能力與特征,很典型的例子是寬帶和時(shí)延等，全域的流量態(tài)勢需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行分析，一般需要嚴(yán)格按照保障業(yè)務(wù)來維護(hù)SDN交換機(jī)，以流量態(tài)勢來獲取所有的區(qū)域SDN交換機(jī)，對服務(wù)本質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，例如盡力服務(wù)業(yè)務(wù)。域間態(tài)勢信息資源的共享，將對外接口的流量與通信資源實(shí)行域間的同步，這樣才能保證資源和流量的一致性，以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)層面的對接。在網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)中，一般需要對網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行配置，這樣才能通過控制SDN交換機(jī)的安全能力[3]。

2.3戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中承載層的應(yīng)用

承載層將SDN交換機(jī)與通信的結(jié)合，在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，SDN有著非常重要的作用，主要是計(jì)算、路由表、盡力轉(zhuǎn)發(fā)等，還包含控制策略、SDN流表、轉(zhuǎn)發(fā)以及通信感知等。傳統(tǒng)的路由交換，不僅需要維護(hù)路由間的信息，還需要維護(hù)交換機(jī)間的信息，根據(jù)各個(gè)交換機(jī)的路由信息進(jìn)行跳轉(zhuǎn)和，傳統(tǒng)的模式不能對路由進(jìn)行有效性轉(zhuǎn)發(fā)，主要需要提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，而在專屬通信網(wǎng)的承載中，需要重視業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性和丟包率，這樣才能通過流表的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在控制策略中，一般需要控制層下發(fā)，在SDN交換機(jī)中，需要維護(hù)交換機(jī)的控制策略，這樣才能降低控制層的成本，SDN流表將通信網(wǎng)絡(luò)信息從二層傳送到四層，在傳送控制服務(wù),這樣便于提供網(wǎng)絡(luò)資源態(tài)勢[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)通信的特點(diǎn)來劃分，主要分為業(yè)務(wù)層、控制層和承載層，SDN構(gòu)架控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面的分離，開放的可編程接口，集中化的網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的自動化應(yīng)用程序控制，硬件編程接口的標(biāo)準(zhǔn)化。這樣可以將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活性的擴(kuò)展，這樣不僅有利于制定交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)策略，還可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自治的目的。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，不僅解決了傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)出現(xiàn)的問題，還為現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來一系列契機(jī)，這樣才能有效地發(fā)揮通信網(wǎng)的帶寬資源有限、節(jié)點(diǎn)機(jī)動性和用戶移動性多樣、抗毀性和安全性要求高等優(yōu)勢。

[1]王俊，陳志輝，田永春等.軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].通信技術(shù), 2014.

[2]甘哲皓.電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用解析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2015.

[3]李默嘉，賴增桂，姜永廣等.戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下OpenFlow協(xié)議機(jī)制改進(jìn)研究[J].通信技術(shù), 2017.

[4]趙喆，鐘程.軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)在現(xiàn)有通信網(wǎng)管中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)[C]//面向5g的lte網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會，2017.