SDN技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)中的運(yùn)用

李晶晶，董曉娟

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近年來，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí)，為IP承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。在此背景下，我國(guó)運(yùn)營(yíng)商也充分認(rèn)識(shí)到了SDN技術(shù)的作用和價(jià)值，并基于SDN技術(shù)構(gòu)建服務(wù)系統(tǒng)，旨在為提高網(wǎng)絡(luò)靈活性提供保障，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。為了充分發(fā)揮SDN技術(shù)在IP承載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用價(jià)值，運(yùn)營(yíng)商需要加大SDN技術(shù)開發(fā)力度，從而促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)持續(xù)發(fā)展。

1 SDN技術(shù)概述

SDN技術(shù)實(shí)際上就是建立在軟件定義基礎(chǔ)上的一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)，主要由轉(zhuǎn)發(fā)層和控制層組成，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一管控。其采用開放編程接口，可以確保底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)施有效控制上層應(yīng)用。作為網(wǎng)絡(luò)組織中的一種全新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)，可以從廣義和狹義兩個(gè)方面對(duì)SDN技術(shù)進(jìn)行概述[1]。從廣義方面進(jìn)行分析，SDN技術(shù)是通過開放編程接口完成應(yīng)用軟件可編程的一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，簡(jiǎn)單來說就是在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)將軟件定義進(jìn)行有效延伸[2]。從狹義方面進(jìn)行分析，SDN技術(shù)就是建立在ONF組織發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議基礎(chǔ)上構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，主要由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層以及基礎(chǔ)設(shè)施層組成。SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示。

圖1 SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架示意圖

2 SDN技術(shù)對(duì)運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)帶來的影響

現(xiàn)階段，我國(guó)運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)絡(luò)大多基于傳統(tǒng)TCP、IP協(xié)議進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)，在此過程中離不開分布式路由的準(zhǔn)確計(jì)算。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)劃和部署過程中，主要采用人工配置方式，工作人員需嚴(yán)格按照部署流程進(jìn)行操作[3]。運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)屬于提前配置的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，為了更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量變化情況，需要充分了解網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)與設(shè)備運(yùn)行能力，并在規(guī)劃階段考慮流量最大限度轉(zhuǎn)發(fā)需求[4]。

在運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)IP承載網(wǎng)絡(luò)中，分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）網(wǎng)絡(luò)是典型代表。隨著科技的不斷進(jìn)步，PTN網(wǎng)絡(luò)也得到了一定優(yōu)化和完善，并承擔(dān)起了大量集客、基站等業(yè)務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于集中網(wǎng)管和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)提供安全保障。SDN技術(shù)的廣泛應(yīng)用和普及為提升用戶體驗(yàn)奠定了良好基礎(chǔ)，其優(yōu)勢(shì)在于智能化、集中化控制，可以最大化提高網(wǎng)絡(luò)盈利水平[5]?，F(xiàn)階段，SDN技術(shù)已經(jīng)成為各大運(yùn)營(yíng)商在IP承載網(wǎng)上的首要選擇，其為承載網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展帶來的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理提供便利。在運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)中應(yīng)用SDN技術(shù)能夠全面掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行情況，同時(shí)將轉(zhuǎn)發(fā)層狀態(tài)調(diào)整為轉(zhuǎn)發(fā)行為。如此不僅能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理提供便利，而且還能減輕人工工作強(qiáng)度，同時(shí)降低運(yùn)維成本。

（2）減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不必要資金支出。將SDN技術(shù)應(yīng)用到IP承載網(wǎng)中能夠提高網(wǎng)絡(luò)鏈路使用率，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并且預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，在一定程度上減少了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不必要的資金支出和浪費(fèi)[6]。

（3）提高IP承載網(wǎng)綜合能力。以SDN技術(shù)為支撐的運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)是一個(gè)具有開放性特征的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，相對(duì)于其他承載網(wǎng)絡(luò)而言，開放網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的承載能力更高，用戶可以結(jié)合自身需求提出服務(wù)要求。此外，SDN技術(shù)使承載網(wǎng)在非忙狀態(tài)下的貸款成為新利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，可以在特定時(shí)間內(nèi)為特定用戶提供網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)，不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)盈利水平，而且還能夠強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前，一些運(yùn)營(yíng)商在PTN承載網(wǎng)中應(yīng)用SDN技術(shù)構(gòu)建了SPTN網(wǎng)絡(luò)，融合了SDN技術(shù)與PTN承載網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了集中控制、智能管理以及資源高效利用等目標(biāo)[7]。SPTN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖2所示。

圖2 SPNT網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架示意圖

3 SDN技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)中的應(yīng)用

當(dāng)前，越來越多運(yùn)營(yíng)商認(rèn)識(shí)到SDN技術(shù)在IP承載網(wǎng)中的應(yīng)用價(jià)值，并將研究重點(diǎn)放在SDN應(yīng)用場(chǎng)景探索方面，同時(shí)推進(jìn)SDN應(yīng)用場(chǎng)景與主流傳輸技術(shù)、現(xiàn)代化運(yùn)維體制的深入結(jié)合[8]。

結(jié)合運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架搭建的實(shí)際情況來看，可以分為3個(gè)層次，分別是核心層、匯聚層以及接入層。在選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的過程中，要確保設(shè)備型號(hào)相同，同時(shí)保證軟硬件設(shè)施的版本一致。結(jié)合SDN技術(shù)在IP承載網(wǎng)中的應(yīng)用情況來看，基本能夠達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)，但在APP交互、業(yè)務(wù)發(fā)放功能等方面依然有待完善，目前來看存在路由策略智能化水平不高、需要導(dǎo)入場(chǎng)景特定路由策略等問題，這也意味著在SDN技術(shù)未來開發(fā)中需要朝著更加人性化的方向演進(jìn)。結(jié)合SDN技術(shù)應(yīng)用結(jié)果來看，其在提高IP承載網(wǎng)運(yùn)行效率、動(dòng)態(tài)管理等方面發(fā)揮重要作用，具備實(shí)用性、便捷性特點(diǎn)。

4 SDN構(gòu)架演進(jìn)思路

結(jié)合以上分析可以看出，將SDN技術(shù)應(yīng)用到運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。當(dāng)前SDN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依然處于發(fā)展階段，相關(guān)產(chǎn)品也在不斷創(chuàng)新，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架演進(jìn)過程中要慎重制定演進(jìn)策略。結(jié)合SDN技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律綜合分析其應(yīng)用安全性、可靠性，并在此基礎(chǔ)上提出分階段演進(jìn)策略，具體可以分為3個(gè)階段。一是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上豐富SDN技術(shù)功能，二是SDN技術(shù)與IP協(xié)議共存，三是純粹的SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架[9]。

4.1 在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上豐富SDN技術(shù)功能

在運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)核心層或骨干層現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)BGP路由調(diào)度策略進(jìn)行合理優(yōu)化，從而實(shí)時(shí)監(jiān)督管理鏈路流量，為鏈路流量動(dòng)態(tài)化疏導(dǎo)奠定良好基礎(chǔ)。在全局化因素制約下，路徑計(jì)算的流量分布轉(zhuǎn)發(fā)也會(huì)逐漸趨于均衡。

4.2 SDN技術(shù)與IP協(xié)議共存

相對(duì)于其他承載網(wǎng)而言，IP承載網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性要求更高。在SDN技術(shù)不斷優(yōu)化和完善的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)SDN技術(shù)與IP協(xié)議階段性共存的基本目標(biāo)[10]。與此同時(shí)，在傳統(tǒng)路由分布計(jì)算方式得以保留的同時(shí)，對(duì)路由器性能的要求也會(huì)隨之提高。

4.3 純粹的SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

在SDN技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)逐漸完善。當(dāng)達(dá)到某一階段時(shí)，核心網(wǎng)路由器和集中控制器的接口相互兼容，此時(shí)僅通過集中控制器就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)。在SDN技術(shù)安全可靠的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)TCP、IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議也會(huì)從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中脫離出來。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)中應(yīng)用SDN技術(shù)已經(jīng)成為提高網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行水平、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本的必然趨勢(shì)。然而現(xiàn)階段我國(guó)SDN技術(shù)在應(yīng)用和開發(fā)方面依然處于初期，研究人員需要進(jìn)一步對(duì)技術(shù)進(jìn)行探索，深入挖掘其功能。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建更加高效、靈活的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，有效提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)敏捷性，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)“提速降費(fèi)”目標(biāo)奠定良好基礎(chǔ)，為廣大網(wǎng)絡(luò)用戶提供更加良好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。