基于SDN的本地IPRAN網絡應用研究

河北電信設計咨詢有限公司 王 葆

1.本地IPRAN網絡存在的問題

經過多年建設，各通信運營商本地IPRAN網絡已基本建成，主要用于承載移動網業務，運行較為穩定。但同時，隨著網絡的擴大和各項業務的發展，本地IPRAN網絡也存在著一定的問題。

1）接入設備規模較大

隨著各通信運營商3G和4G基站的大規模建設，配套的IPRAN本地承載網絡設備急劇增加，其中超過80%是接入層設備，接入層設備的開通和維護工作量不斷增加。

2）設備配置復雜

IPRAN本地網中，具備L3功能的接入層設備軟件功能復雜，一臺接入設備需要逐一配置多項協議。

3）業務不均衡

無線業務流量隨著用戶變化會出現聚集效應或潮汐效應，需要核心匯聚層流量管控和負載均衡，以適應突發大業務量的沖擊。

4）跨廠家互通問題

隨著IPRAN網絡規模增大，越來越多的IPRAN本地網出現多廠家設備共存的情況。對于跨廠家業務，目前普遍采用各廠家分段實施的策略，難以形成端到端整體方案。

2.SDN的概念

軟件定義網絡（Software Defined Networking,SDN）是一種新型的網絡技術，它的理念是將網絡的控制平面與數據轉發平面進行分離，井實現可編程化控制。在基于SDN的網絡中，傳統網絡設備緊糯合的網絡架構被分拆成應用、控制、轉發三層分離的架構。控制功能被轉移到了服務器，上層應用、底層轉發設施被抽象成多個邏輯實體.在基于SDN的網絡中，網絡設備只負責單純的數據轉發，可以采用通用的硬件；而原來負責控制的操作系統將提煉為獨立的網絡操作系統，由其負責對不同業務特性的適配，而且網絡操作系統和業務特性以及硬件設備之間的通信都是可以通過編程實現的。

SDN分為狹義SDN和廣義SDN。狹義SDN特指基于ONF組織發布的OpenFlow標準協議構建的SDN網絡架構；廣義SDN泛指具備控制與轉發分離、集中控制、網絡可編程、開放的北向接口等特征，通過軟件定義的網絡架構。

圖1 SDN典型架構

3.基于SDN的本地IPRAN網絡

SDN網絡具備智能控制與端到端協同等特點。通過對本地IPRAN網絡進行SDN化改造，使其升級為基于SDN的本地IPRAN網絡，可以有效的解決本地IPRAN網絡目前存在的問題。本地IPRAN網絡SDN化改造有兩條升級路線，分別是網絡協同器方案和綜合網管方案。

網絡協同器方案主要從業務角度出發，與各廠家控制器配合，實現跨廠家協同、路由選擇、業務自動下發等功能。

綜合網管方案主要從設備角度出發，直接對接各廠家設備，采用配置模塊實現跨廠家統一管理，業務下發、運維監控等功能。

3.1 網絡協同器方案

圖2 網絡協同器方案系統架構

1）網絡結構

綜合資管系統通過采集各項應用輸入的業務參數，將應用業務及參數按照模板轉化為網絡模型，通過網絡協同器實現業務由多域到單域分解和下發。網絡模型經各網絡域的網元控制器，轉化為網絡配置，并向本網絡域內各網元設備下發。

2）運行原理

網絡協同器北向通過Restful等協議對接應用平面和管理平面，南向通過Restconf等協議對接網元控制器；網元控制器北向對接網絡協同器，南向通過SNMP、CLI、Netconf、Qx等協議直接對接廠家設備實現業務下發和網絡域內資源自動分配。

3）方案特點

網絡協同器方案是通過網絡協同器與廠家控制器配合實現業務的下發與管理。其中協同器主要側重實現面向用戶業務相關的功能及對業務的分域組網跨廠家協同能力。對網絡的控制功能，包括路由計算、配置下發等則交由廠家控制器實現。網絡協同器是依據現階段運營商SDN研發能力及業務開通需求的中間過渡階段產品。

網絡協同器方案的優點在于從業務角度出發，結構較為簡單，目前技術發展較成熟，網絡協同器、網元控制器分模塊開發；同時能利用現網設備，使現網平穩升級，實現網絡快速部署。

網絡協同器方案的缺點在于網絡層級多，改造成本高，控制器由各廠家提供，有新需求需要廠家配合完成升級；協同器主要面向業務配置下發，暫時未考慮運維需求，沒有集成網管功能。

3.2 綜合網管方案

圖3 綜合網管方案系統架構

1）網絡結構

綜合網管方案需要各廠家IPRAN設備接受綜合網管的控制與管理。綜合網管可以分省集中部署，對全省IPRAN設備進行配置和性能的動態采集、業務調度和快速開通、網絡性能數據分析，并對網絡故障進行快速定位、上報和修復。

2）運行原理

綜合網管南向通過CLI及SNMP等協議直接對接廠家設備，北向對接運營支持系統、業務支撐系統，通過配置業務命令模板實現業務下發。

3）方案特點

綜合網管方案更加側重對設備的管理，通過命令行直接對接各廠家IPRAN設備，控制能力比網絡協同器方案較強。具備集中管理、拓撲發現、配置下發、業務監控、業務保障等能力，是傳統網管向SDN化演進中的方案。

綜合網管方案的優點在于集成了業務管理和網絡監控的功能，簡化了控制網元的層次，節省了改造成本；并且直接對接各廠家IPRAN設備，控制力較強，可以不受廠家的制約。

綜合網管方案的缺點在于管理的網元數量龐大，對網管設備的功能和性能要求較高；而且需要各廠家開放IPRAN設備的控制權限，面臨的困難較多。

4.結束語

通過將SDN技術與IPRAN本地網融合，建設基于SDN的本地IPRAN網絡，既能保持IPRAN現網的穩定運行，又充分發揮SDN全網調度、智能控制、端到端協同等特點，實現了不同廠家、不同網絡形態的業務聯合發放，降低了配置難度。未來，隨著各種融合方案的不斷成熟，SDN技術與IPRAN本地網的融合將更加深入，在接口標準化、用戶自運維等方面還會有更完善的方案。

[1]YD/T3020-2016基于SDN的IPRAN網絡技術要求[S].2016.

[2]YD/T2974-2015基于SDN的智能型通信網絡總體技術要求[S].2015.

[3]中國聯通基于SDN的本地綜合承載傳送網總體技術要求[S].2016.