基于SD-WAN的智能路由算法優化與流量調度研究

摘要：新時代發展背景下，隨著云計算、物聯網、大數據等新興科技的快速發展，各領域網絡結構日益復雜，業務要求日益增長，網絡擁堵、故障恢復周期過長、資源分配不當等問題逐漸凸顯。SD-WAN可以通過對多個聯網業務進行智能化分配，并對其進行自動的配置，以達到最佳的網絡效能。文章以SD-WAN為研究對象，深入挖掘其最優潛能，以提升分布式廣域網的性能與穩定性能為目標。針對SD-WAN中的智能路由算法優化策略、流量調度策略與實踐。建立一種能夠實時響應網絡動態改變的自適應優化方法，促進SD-WAN在復雜網絡中的廣泛推廣。

關鍵詞：SD-WAN；智能路由；算法優化；流量調度

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）15-0066-03

0引言

隨著社會經濟的高速發展，現有的WAN已經很難適應高質量的網絡要求。基于虛擬環境下的分布式廣域網絡（SD-WAN）是近年來興起的一種新型通信方式，采用虛擬化、集中化的思想，通過對路由進行智能化的優化，從而達到對業務資源的有效分配。但目前基于智能路由的分布式廣域網系統在數據流的動態管理與路由選擇等問題上還存在著一些缺陷，有關研究已有的優化方法對業務資源的優化配置和優化具有一定的局限性，無法有效地兼顧動態多變的網絡環境和多樣化的業務需求。為此，研究更加智能化的路由與業務分配機制具有十分重要的意義。本次研究目的通過對智能路由進行進一步的優化和完善，為企業提供更為高效的發展途徑。

1SD-WAN中的智能路由算法優化策略

1.1動態路徑選擇優化

線檢測SD-WAN，進行最優化的路徑選取通過對時延、帶寬，、以提高系統的數據丟包率等參數的在傳輸效率與使用體驗。其中面向多條路的網絡拓撲優化方法，利用多條路由算法對網絡中的多條路進行評價與優選，以規避單個路由失效導致的安全隱患。以一家企業為例，采用SD-WAN技術，使得整個系統的時延減少30%，從而提升了系統的整體效能，不僅如此，通過對各個鏈路進行動態分析，實現業務資源的智能化配置，其中包括負荷平衡、鏈路監控等核心技術。與此同時，基于網絡拓撲結構通過對網絡中節點的最大時延、最大帶寬等因素進行動態地調節，以達到網絡的最優傳輸。此外在動態路徑選擇優化的過程中，鏈路監控技術通過對網絡態勢的不斷追蹤和實時的反饋，保證了當網絡狀態發生改變時，能夠迅速地進行路徑轉換，從而減少服務的失效。在一個特定的實例中，一家跨國企業引進SD-WAN之后，通過使用智能化的路由方法，將其在世界范圍內的業務反應速度從200毫秒縮短到80毫秒，大大提高了用戶的滿意度。由此可見基于SD-WAN的接入方式，在提高系統柔性的同時，可以提高系統的可靠性和用戶體驗[1]。

1.2應用感知與優先級分配

目前企業網體系結構下，SD-WAN（SoftwareDe?finedWAN型路由機制），采用基于業務感知與優先權配置的智慧極大地提高了系統的整體效能和用戶體驗。應用感知技術的核心價值是對各種業務進行及時的區分，保證網絡帶寬受限下的重要服務，如VoIP，視頻會議等，得到優先的服務。在實施機理上，SD WAN通過對業務特性進行深入的數據處理，并根據業務特性進行動態調整，以達到最大限度地利用網絡資源的目的于服務的關鍵度及實時性的動態優化。除此之外，通過優化調度策略，保證高優先級，實現基的應用在發生網絡擁堵的情況下。仍能正常工作。通過這樣的智能管理，企業可以在快速變化的網絡環境下維持有效運作，降低延時與丟失，提高整個商業的持續發展。

比如在一家跨國制造業企業中，采用SD-WAN技術后，其對軟件的認知，優先權配置效率得到了明顯提高。在采用SD-WAN之前，網絡電話呼叫的平均時延為120ms，采用SD-WAN優化后，時延降至60ms，呼叫服務的滿意度提升至95%。SD-WAN通過DPI實現對網絡流量的實時監控與分析，及時發現重要服務的請求，并在擁塞狀態下優先保障IP電話提供服務。與此同時，ERP等企業內產品的響應時間也得到了提高，從之前的300ms縮短到150ms。總體來看，企業提供40%的可靠度和30%的頻寬利用，最終形成一套基于SD-WAN的智能化路由機制，為企業在日趨激烈的市場競爭中占據主動[2]。

1.3多路徑負載均衡

多徑負荷平衡技術是一種基于SD-WAN的智能化路由方法，其目的在于通過多條網絡通路協同提高數據的高效與可靠度。多路徑負載均衡實施機理是基于業務的動態監控和智能篩選，并綜合考慮時延、帶寬和丟包率等因素，對業務進行優化配置，相對于傳統的單路數據傳送模式，多路徑負荷平衡技術可以在系統運行中遇到瓶頸或者失效時快速地進行切換，保證服務的持續與穩定。研究結果顯示，采用多徑負荷平衡技術可以減少企業內的數據傳送延時20%～40%，而當發生網絡失效時則減少60%。另外，通過對多個鏈接的有效使用，可以使企業的網絡資源利用率提高30%-50%。以一家世界知名云計算供應商為例，采用SD-WAN的多徑負荷平衡機制，當業務峰值時，系統的平均時延由50ms降低到30ms，系統的性能可以提高到99.5%。由此可見多徑負荷平衡不但可以提高現有網絡體系結構的效能，也可以提高企業的整體效益。

例如，一家企業在世界各地都設有多個數據中心，面臨著業務規模不斷擴大、客戶業務不斷增加等問題，開展SD-WAN多徑負荷平衡技術研究。通過即時監控與動態路徑修正，代理公司已將其事務處理效率提高25%。在執行之前，機制的平均事務時延是70ms，采用多徑負荷平衡后，這個時延減少到52ms。在高峰時間進行業務優化配置，使機制的網絡資源利用率由原來的70%提高到90%。另外，通過這種機制，通信冗余大大降低，服務的持續性得以很好地保證。由此也體現了企業在當前數字化變革中的發展需要，還需不斷地優化其[3]。

1.4機器學習與AI集成

在SD-WAN環境下，基于機器學習與人工智能技術的智能路由優化方法。能夠有效地提高系統的整體性能。通過對網絡的歷史數據進行挖掘，發現業務類型及異常情況，進而對業務深度進行預測，實現業務路徑優化。而AI通過對網絡狀況的監測，對網絡的動態變化做出迅速的反應，并根據業務需求進行動態的調度，從而保證了軟件的高可靠、低時延。比如，AI能夠在探測到某個鏈接的時延增長時，快速地調整數據流到一個更好的通道，從而提高使用者的使用效率。另外，通過學習算法，能夠在不同的時段以及流量峰值情況下，對網絡資源進行實時的優化配置，保證重要的應用能夠一直處于最優的狀態。此前基于分布式推廣域網的各種應用，既提高了網絡的智能程度又提高了系統的自適應能力和彈性，能夠更好地適應企業的多元化需要。

在實踐方面，一家國際著名的網上零售企業采用了一種基于人工智能和SD-WAN技術，對其網絡性能進行了優化。通過3個多月的調查，對不同類型的交通流進行了研究，該方案的實現使系統的時延下降了35%，同時使分組丟失率下降了50%。尤其是在推廣過程中，該平臺可以及時發現網絡上的業務波動，根據高并發業務需求，動態調節網絡資源配置，保證站點的平穩運營，提高用戶滿意度20%。同時，利用人工智能技術對系統進行失效預報，及早發現系統中存在的隱患，降低系統停工次數。總之，機器學習與AI集成不但提高了SD-WAN的智慧水平，也為企業創造了巨大的經濟價值與用戶體驗。

2流量調度策略與實踐

2.1流量識別與分類

在SD-WAN中，業務流的識別與分類是實現業務高效調度的前提與基礎，應對網絡流量進行深度分析，以準確識別各類業務流，為后續調度提供科學依據。深度數據包檢測（DPI）技術是目前SD-WAN環境下進行業務識別和分類的主要方法。DPI技術通過對數據包內容的解析與分析，可以準確地識別網絡中不同類型的應用流[4]。比如極互聯SD-WAN方案，其自主研發的DPI技術可以準確識別3000余個主流應用，如視頻會議，內部ERP、P2P下載等，可為下一步業務調度提供強有力的支撐。DPI技術支持五元組（源IP、目標IP、源端口、目標端口、協議類型），目標應用，源IP等多個維度進行流量分析，方便獲取各業務的數據。這些數據可以作為服務質量控制策略、智能選路等決策依據。此外，可應用業務識別的精度直接關系到SD-WAN業務調度的效果，通過對業務類型的精確識別，SD-WAN可根據不同業務特性制定相應的調度策略，實現資源的合理配置與優化使用。如對于一些重要的業務類型，如視頻會議，內部ERP等，SD-WAN能夠選擇抖動最小、丟包率最小的路徑來傳輸，從而保證業務的連續性和穩定性；對于一些非關鍵性的業務，如下載，可選擇帶寬最大的路徑來傳輸，以提高整個網絡的利用率，如某舉例企業使用SD-WAN后流量識別與分類后如表1所示。

如表1所示，P2P下載在網絡流量中所占的比重很大，而關鍵業務類型（如視頻會議、內部ERP）雖然流量占比不大，但是它們對網絡質量的需求卻越來越高，基于此，SD-WAN網絡需要根據不同應用的特點，對其進行合理的資源分配與優化。

2.2基于策略的流量調度

基于策略的業務調度是SD-WAN實現業務精細化管理的關鍵，該過程是根據業務需求與網絡狀態，制定業務調度策略，保證網絡資源得到合理配置與最優使用。SD-WAN在制定業務調度策略的時候要綜合考慮應用類型、網絡質量和帶寬利用率等多方面的因素。如終極互聯SD-WAN，它支持3000多個常用應用程序以及所有網站的特定策略[5]。根據不同的內部網絡應用，設置不同的優先級通道，設置靈活的帶寬，制定不同的流量限制策略。如對于像視頻會議這樣的重要服務，SD-WAN能夠建立一個高優先級的流控通道，并且對這些流量進行優先級的調度；對于非關鍵性業務，如下載，可設定低優先級的流控通道，并在帶寬充足的情況下調度。另外，SD-WAN也支持基于線路品質的路徑選擇業務調度，該技術能夠實時探測各線路上的數據包丟失、延時、抖動等信息，從而選擇出最佳的數據傳輸路徑，從而保證業務的持續穩定。此外，在SD-WAN中，智能選路技術是實現業務調度的一種重要方法。SD-WAN采用智能選路技術，可以根據網絡條件和業務需求，動態地選擇最佳傳輸路徑。如極互聯SD-WAN解決方案，它的智能網關支持多種線路的連接，如MPLS，Internet，4G等，把線路聚合為一個線路資源池。其獨特的通道多徑轉發技術可以根據用戶端所訪問的線路資源自動生成多條工作路徑，并根據路徑通信質量采取相應的分流策略。當某一鏈路出現故障或者性能下降時，SD-WAN可以自動切換至備用鏈路，從而保證服務的持續穩定。如某企業在應用SD-WAN后流量調度如表2所示。

從表2中可以看到，在業務調度策略制定并實施之后，主要業務類型（如視頻會議、內部ERP）的帶寬利用率有了明顯提高，而非關鍵業務（如P2P下載）的帶寬利用率卻有所下降，表明，SD-WAN業務調度策略可以根據不同業務的特性，實現對網絡資源的合理分配與最優使用。

2.3故障恢復與自動切換

網絡環境下，不可避免地會出現錯誤，然而SD WAN具有強大的故障恢復和自動切換功能，能夠在網絡發生故障時快速切換至備份路徑，保證服務連續性。SD-WAN通過對網絡狀態的實時監控，可以及時發現網絡故障，一旦發現連接失效或者性能降低，SD WAN就會立即啟動故障恢復流程。在這一過程中，SD-WAN會首先檢測并定位錯誤，從而找出錯誤的原因以及發生的地點。如極聯型SD-WAN解決方案能夠實時探測各線路的數據包丟失、延時、抖動等，及時發現鏈路存在的隱患，從而采取相應措施進行修復和切換[6]。當故障檢測與定位完畢之后，SD-WAN就會自動切換至替代路徑，用于數據的傳輸。整個過程迅速而精確，能在非常短的時間內完成開關操作，從而保證了服務的連續性。如極聯互聯SD-WAN解決方案，支持多鏈路、Internet、4G等，當主鏈路出現故障時，SD-WAN可自動切換至備用鏈路，不需要人工干預。另外，SD-WAN支持智能選路技術，能夠根據網絡條件和業務需求，在切換到備用鏈路之后，繼續動態地選擇最佳的傳輸路徑。如某企業使用SD-WAN進行故障恢復與自動切換后的部分數據如表3所示。

3結束語

綜上所述，SD-WAN路由優化和業務調度是提高企業網絡性能和資源利用率的重要途徑。目前，隨著SD-WAN技術的發展與完善，智能路由與業務調度策略在實際應用中取得了顯著效果。在未來，隨著人工智能、機器學習等技術的發展，SD-WAN路由算法將變得更智能、更具適應性，能更準確地預測并應對網絡變化。應加強研究SD-WAN中的智能路由算法優化與流量調度，可以更好地滿足企業多樣化的業務需要，將為構建更高效、更智能化的企業級網絡打下堅實的基礎。

參考文獻：

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[4]趙錦元，羅文，熊兵，等.面向SD-WAN的OpenFlow分組轉發性能模型研究[J].中南大學學報（自然科學版），2023，54（9）：3493-3505.

[5]伍遠娟，楊夢皎，陳寧.SD-WAN在企業組網中的運用[J].電聲技術，2023，47（9）：65-69.

[6]陳偉鋒，黃樹鑫，周自強，等.SD-WAN在企業中的應用分析[J].網絡安全技術與應用，2023（8）：1-2.

【通聯編輯：光文玲】