運營商IP承載網中的SDN技術研究

劉遠高，劉春林

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著通信技術的不斷發展和進步，運營商IP承載網應用質量受到了更多的關注，要整合技術要點，踐行更加可控的技術融合模式，從而提升承載網的應用效能。

1 SDN技術概述

1.1 內 涵

軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）技術本身是基于定義展開的網絡架構技術模式，能實現控制層和轉發層的合理性分離管控，并配合實際需求進行集中控制網絡狀態和開放編程接口等工作，從而建立網絡設施對上層應用的透明化處理。

從廣義的角度分析SDN技術，其本身就是指在開放接口應用基礎上，配合軟件可編程模式搭建基礎網絡架構體系，能實現軟件定義思想的網絡延伸；從狹義的角度分析SDN技術，指的是在開放網絡基礎（Open Networking Foundation，ONF）組織發布的標準協議基礎上，將設施層、網絡層以及應用層作為核心，打造完整的接口處理模式，并確保開放的OpenFlow標準能為其應用提供必要的指導，更好地保證統一要求得以落實。

1.2 架 構

SDN技術的基本架構如圖1所示，主要分為應用層、控制層以及基礎設施層，能完成業務應用、網絡服務、網絡設備處理等工作，形成統一的網絡應用控制體系，確保維護應用管理工作都能順利展開，并最大程度上保證運營商IP承載網的控制效能[1]。

圖1 SDN技術架構模式基礎設施層

2 運營商IP承載網中SDN技術應用內容

在傳統的運營商IP承載網體系中，流量轉發依舊采取的是邊界網關協議（Border Gateway Protocol，BGP）或者多協議標簽交換（Multi Protocol Label Switching，MPLS）等方式，建立傳輸控制協議/網際協 議（Transmission Control Protocol / Internet Protocol，TCP/IP），配合分布式路由計算分析實現有效處理，并且要采取人工干預的方式完成網絡協議的部署，建立預先設置的對應靜態網絡體系。與此同時，在網絡流量實時性動態管理結構中，設備能力也能在業務需求范圍內實現大流量轉發處理。而在分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）模式下，統計復用、端對端服務質量（Quality of Service，QoS）集中處理等方式被逐漸應用，在SDN技術支持下就能實現更加精準的信息管理，因此廣大運營商在IP承載網方面也更加傾向于使用SDN技術。

2.1 網絡運維

在運營商IP承載網應用環境中，要結合應用要求和規范要點展開相關工作，從而維持承載網控制的合理性。

第一，基于SDN技術架構模式的IP承載網能借助控制層獲取網絡設備的實時性狀態信息，并且全面評估狀態信息下相應網絡設備的運行情況，這就能配合實時性觀測分析工作，將獲取的信息進行匯總和傳輸，確保轉發層能建立自動動態調整工作模式，為整個網絡應用運維管理效能的優化創設良好的平臺[2]。

第二，應用SDN技術就能搭建更加科學規范的應用體系，并且能減少人工干預產生的資源損耗，配合實際應用控制平臺維持IP承載網的運行規范，也能實現高效網絡維護管理，減少網絡運維過程的管理成本，提高系統綜合控制效能。

2.2 鏈路實用率

運營商IP承載網應用SDN技術的同時，能結合網絡的應用要求和控制標準進行相關工作，并結合鏈路的實際情況建立干預調整轉發控制模式，在滿足轉發量實際需求的同時，維持網絡建設的規范性。也就是說，在SDN技術應用后，就能提升整個網絡建設工作的可預見性，減少投入建設成本，維持管理效果[3]。

2.3 承載處理

在應用SDN技術時，架構模式中北向接口是關鍵的網絡節點，能為運營商IP承載網絡應用控制提供保障，實現精細化的承載處理，最關鍵的是，用戶能結合自身的實際需求選取對應的業務項目。

2.3.1 搭建規范架構模式

依據SDN技術要求和控制標準，建立基于承載網的控制模式（圖2），保證集中化智能控制、資源利用率以及調度業務靈活性等都能滿足要求，也能為IP承載網平滑演進提供支持[4]。

圖2 規劃網絡架構

（1）應用層。借助北向接口模式，聯動App軟件就能進行IP承載網應用的控制，保證O-App和U-App都能滿足實際應用控制效果，并配合實際應用標準，建構面向工程、面向運行維護以及市場發展需求的軟件體系，從而為運營商IP承載網應用控制效果的優化予以支持[5]。

（2）控制層。主要涉及單域控制器和多域控制器，配合相應的處理模式就能建構完整的控制模式。首先，單域控制器能建立業務控制、邏輯顯示、路徑計算以及優化等功能模塊。其次，多域控制器能對跨域軟件定義分組傳送網（Software Defined Packet Transport Network，SPTN）業務進行實時性管理，并結合跨域網絡拓撲模式，最大程度上增強IP承載網的業務保護水平[6]。

（3）轉發層。在傳統的網絡架構模型中，IP承載網要借助Qx接口連接對應的網元管理系統（Network Element Management System，EMS），而在SDN技術支持下的網絡體系能借助OpenFlow接口和控制層進行實時性聯動處理，并且配合最底層的轉發層，維持網管和控制器應用管理的運行效果。

2.3.2 提升利潤增長點

SDN技術的應用和控制還能在指定時間段為特定用戶提供較為合理的業務承載服務，并且提升網絡應用運行的盈利水平。與此同時，運營商IP承載網中應用SDN技術就能整合具體的控制模式，確保行業競爭力得以提高[7]。

2.4 試用案例

為了能更好地發揮SDN技術的作用和優勢，要在IP承載網上進行相應模塊的測試，能在探索SDN技術應用場景的同時，推進技術模式和主流傳輸技術、現有網絡架構、運維體制的合理性融合，并在應用基礎上拓展SDN技術衍生的內容。本文以某SDN技術多維度驗證項目為例，建立如圖3所示的相關架構測試環境。

圖3 架構測試環境

與此同時，選取現網實際在網使用的同型號設備，配置的軟件、硬件也要與在網設備相同，進行基本功能的測試分析，并核查路由搜索、業務發放、App軟件交互等方面的功能效果，以保證能更好地評估運營商IP承載網中應用SDN技術的效能，并對不同場景特定路由策略導入予以分析，整體使用效果更加人性化，也能為資源控制、資源管理以及系統維護打造更加可控的管理平臺[8]。

3 運營商IP承載網中SDN技術應用展望

隨著通信技術的全面進步，運營商IP承載網上使用SDN技術也將更加廣泛，但是技術的標準更新發展和產品還處于不斷研發的階段，因此要綜合考量相關技術的動態信息，評估可靠性、安全性等基礎要素，并模擬分析各個階段演進的思路，從而推動IP承載網中SDN技術應用工作的全面進步[9]。

初步階段，借助現有的網絡通信技術體系，在完成SDN技術部分功能處理工作后，配合IP承載網骨干網和核心層進行網絡設備的部署處理，并打造更加合理可控的應用運行平臺，最大程度上提高現網邊界網關路由（Border Gateway Protocol，BGP）路由調度的規范性。另外，能對鏈路進行流量的實時性管理，維持疏導工作的可控效果。

中級階段，主要是實現IP協議和SDN技術的階段性共存管理，并且運營商IP承載網對可靠性、安全性的要求也在不斷提高，逐步驗證SDN技術優勢的同時，配合控制模式就能提高對路由器安全性的管理水平，為綜合管理效果的優化予以支持。

最終階段，將實現全部SDN架構，主要是指SDN技術的相關技術標準和控制內容都將更加成熟與合理，建立特定階段性的控制模式，并且保證集中控制器和核心網路由都能滿足運營商IP承載網的應用需求。與此同時，能建立節點業務流量控制模式，既能完成集中控制器的相關工作任務，還能實現協同管理，保證SDN技術的可靠性和安全性。也就是說，在SDN技術應用全面實現后，傳統的TCP/IP協議中BGP等都將實現合理性剝離[10]。

4 結 論

總而言之，運營商IP承載網中應用SDN技術將成為主流趨勢，并且在逐步推進“互聯網+”模式的基礎上，將建立更加開放、靈活的基礎網絡架構體系，維持協調管理效能的同時也為全網調度工作創設良好的技術平臺，為通信網絡的健康可持續發展奠定堅實基礎。