SDN技術在智慧城市建設中的應用

金良 周武 任冬冬

摘要

隨著IT與CT的不斷融合，智慧城市的建設中虛擬化的技術應用越來越普遍，通過虛擬化技術建設的云資源池，可以為任何服務提供支持，通過與虛擬化網(wǎng)絡以及在任何連接或服務中都可由軟件定義的ON相結合，ON技術的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡能力也實現(xiàn)了虛擬化，網(wǎng)絡不再是簡單的基礎設施，網(wǎng)絡也可以成為一種服務。在智慧城市中，部署在邊緣的海量智慧終端、探測器，組成了一張龐大的網(wǎng)絡，同時越來越多的信息化平臺應用、各種信息資源也意味著新一代的智慧城市網(wǎng)絡需要承載越來越多的用戶、業(yè)務以及數(shù)據(jù)。引入SDN技術，可以完全實現(xiàn)以上需求，可以顯著提升網(wǎng)絡運行效率并且具備較高的可靠性、穩(wěn)定性。

【關鍵詞】SDN 虛擬化 智慧城市 ICT

1 背景

目前SDN在運營商中得到了較多的實踐，解決了運營商實際生產(chǎn)中遇到的很多問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智慧城市大規(guī)模建設的普及，在智慧城市建設的過程中，基礎網(wǎng)絡的建設不再是簡單的鏈接需求，而是需要網(wǎng)絡在具備高帶寬的處理能力之外，還要具有“智慧”。

同時，云計算、大數(shù)據(jù)技術在智慧城市中的廣泛應用也對網(wǎng)絡資源提出了更高的要求，需要有更高的穩(wěn)定性、靈活性等特點以面對海量數(shù)據(jù)的處理需求。

2 SDN在智慧城市數(shù)據(jù)中心中的應用探討

智慧城市數(shù)據(jù)中心是目前智慧城市建設的核心，同時也是SDN部署的主要位置，此處SDN的組網(wǎng)方案應該主要考慮滿足客戶私有云虛擬租戶、虛擬機智能部署、遷移、網(wǎng)絡集中化管理以及個性化增值業(yè)務等需求。

智慧城市云平臺要求數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡能夠為租戶提供自動開通、配置、管理的相對獨立的網(wǎng)絡。

SDN的轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離，控制器集中部署，可以收集數(shù)據(jù)中心內(nèi)部各種業(yè)務之間的流量需求，進行統(tǒng)一的計算和調(diào)度，可以實現(xiàn)帶寬的靈活調(diào)配（按需）、網(wǎng)絡最大程度的優(yōu)化、提高網(wǎng)絡資源利用率。

同時，SDN可以通過集中的邏輯部署實現(xiàn)各業(yè)務之間的安全隔離，可以根據(jù)各種業(yè)務、客戶的各種個性化需求進行安全策略的部署。網(wǎng)絡虛擬化允許多個用戶組訪問同一物理網(wǎng)絡，但從邏輯上對他們進行一定程度的隔離。這種特點正適合如政務云平臺一類的業(yè)務場景：“很多平行部門，數(shù)據(jù)需要互通，但是業(yè)務需要隔離”。

3 SDN在智慧城市傳輸鏈路的應用探討

未來的時代將是網(wǎng)絡信息時代，萬物互聯(lián)使得我們對于網(wǎng)絡的依賴達到了空前的高度。隨著網(wǎng)絡越來越“寬”，需要管理、調(diào)度的不再僅僅局限于局域網(wǎng)內(nèi)部了。

SDN技術的出現(xiàn)，使得傳送網(wǎng)各層級資源進行統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一優(yōu)化變成了可能。SDN集中控制的特點讓運營商在為智慧城市建設傳輸鏈路時可以掌握全網(wǎng)拓撲以及流量信息。

同時，可以通過軟件實現(xiàn)全網(wǎng)資源的快速調(diào)度，使得網(wǎng)絡資源利用率達到最高，也有可能打破各層級設備之間不同廠家的壁壘，從而推進智慧城市網(wǎng)絡架構的開放、最終真正提高網(wǎng)絡利用率、降低全網(wǎng)整體運營成本。

4 SDN在智慧城市邊緣節(jié)點的應用探討

從根本上講，智慧城市中的邊緣節(jié)點，其實更接近于遠離核心節(jié)點的邊緣移動計算，如，智能手機、智能穿戴設備、智能終端等等具有獨立計算、存儲能力的設備，這些終端替智慧城市的核心分擔了一部分計算能力，各種傳感器收集到的數(shù)據(jù)不是發(fā)送到智慧城市的核心處理，而是利用本地智能設備處理器進行處理，最后只把處理結果發(fā)送到云端。

將計算資源轉(zhuǎn)移到邊緣節(jié)點的好處如下：

可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時收集、就近處理;

可以減輕網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀?

分擔大量的原始數(shù)據(jù)處理工作，減輕數(shù)據(jù)中心壓力等。

這些邊緣節(jié)點在未來的發(fā)展的一種極大的可能也是“云化”，即所謂的邊緣云，在未來，各種智慧的終端都可能成為一個云終端，而各個云終端在共享數(shù)據(jù)的同時又要實現(xiàn)相對獨立的運行環(huán)境。

因此，SDN技術在邊緣節(jié)點的部署也顯得尤為重要，在更加靠近客戶側的邊緣節(jié)點部署SDN，可以使得網(wǎng)絡資源更加扁平化、可以極大的減輕終端網(wǎng)絡的壓力，在邊緣節(jié)點與智慧城市云數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的過程當中，需要對流量進行智能化的“分揀”，將不同數(shù)據(jù)流量進行分類，以區(qū)分哪些流量需要在本地處理、哪些流量需要傳送到數(shù)據(jù)中心進行處理。

對于現(xiàn)階段，SDN技術需要向更靠近底層的接入設備進行演進，需要兼容更多的設備以及協(xié)議、使得越來越多的前端探測器可以通過網(wǎng)絡/軟件進行管理、控制。

5 SDN在智慧城市運維體系中的應用探討

SDN將不僅從根本上改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡架構，還會對傳統(tǒng)的運維模式產(chǎn)生巨大影響。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可控，不得不增加一些專業(yè)的網(wǎng)元、網(wǎng)管等軟硬件設備對系統(tǒng)網(wǎng)絡進行不間斷的監(jiān)管。在SDN技術應用以后，傳統(tǒng)運維模式將得到改變，原有的物理網(wǎng)元、網(wǎng)管等硬件設備，均可以采用虛擬網(wǎng)元、虛擬網(wǎng)管等設備進行代替。

這一系列的改變勢必將導致SDN運維體系中組織架構的變革。對運維人員的要求也趨于簡化。

6 結束語

隨著SDN技術的不斷完善，對后續(xù)網(wǎng)絡架構的搭建將產(chǎn)生革命性的變化，SDN技術在運營商中已經(jīng)得到了廣泛的應用，其價值也在不斷的研討與應用實踐中得到了基本的證明。

在智慧城市的建設中，邊緣節(jié)點的傳統(tǒng)通信機房正在向DC化的方向進行演進，標準化的機房為SDN的部署也提供了基本條件。

引入SDN技術能以較小的成本實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的彈性分配，顯著提升網(wǎng)絡資源利用率，更好地服務于智慧城市中各應用系統(tǒng)，真正讓我們的城市充滿智慧。

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