软件定义网络技术在战术通信网中的应用研究*

王 俊,陈志辉,田永春,武 明

(中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都610041)

软件定义网络技术在战术通信网中的应用研究*

王 俊,陈志辉,田永春,武 明

(中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都610041)

软件定义网络采用控制和转发分离的思想,使用户能够通过软件控制网络,实现需要的网络转发逻辑,而不需对网络设备本身进行修改,具有较强的灵活性,并且已经成为通信网络的一项热点技术。现役战术通信网络的业务与应用日趋丰富,而各种数据仍然是以单一方式进行转发,转发能力与上层业务与应用需求之间的矛盾也日趋明显,因此,软件定义网络技术的出现正好为解决这一矛盾带来了契机。但软件定义网络技术应用到战术通信网络中也会产生新的问题。鉴于此,提出了基于软件定义网络技术的战术通信网络框架,并针对战术通信网络环境的特点分析了一系列关键技术的突破途径。

战术通信网 软件定义网络 网络控制协议

0 引 言

战术通信网为互联的无线电台、路由交换节点、计算机硬件和软件的集合,具有带宽资源有限、节点机动性和用户移动性多样、抗毁性和安全性要求高等特点[1]。随着战术通信技术的发展,基础设施能力的提升,战术通信网络逐渐向全IP时代演进,而上层的各种业务也将向IP体制转移,因此,未来的战术通信业务系统统一到VoIP(Voice over IP)、VVoIP(Voice and Video over IP)技术[2]、UC&C(Unified Communication and Cooperation)乃至EoIP(Eve-

rything over IP)将是大势所趋。

然而,通用的IP网络提供的是一种无语义限制的比特通道,属于一种“以不变应万变”的超级通用方式,与上层应用多样化特征和需求之间存在一种矛盾。对于战术通信网络而言,带宽相对有限、各种通信手段对应的传输链路的特征也各不相同,各种通信手段往往是混合组网,IP技术体制无法反映出这些通信手段的差异和特性,因此上述的矛盾就显得更加突出和明显。在战术通信中,若要解决上述矛盾,一方面要引入跨层思想,另一方面需要获取到相对全局的资源态势,这将意味着需要同时改进业务控制与路由交换,双方各进一步,才能够达到上下信息共享的效果。然而,基于软交换技术的业务控制天生具有可定制和可编程能力,但路由交换要改进就相对困难,因为控制面与转发面在同一设备中是紧耦合关系。

软件定义网络(SDN)的出现正好为解决上面的矛盾带来了契机。SDN是一个框架,一种全新的网络设计的理念,它将控制面从传统的路由交换设备中剥离出来,让未来的路由交换设备只保留转发面,并且希望转发面是协议行为无关的,转发行为是可定制和可编程的,并且完全通过标准的配置接口进行操作[3]。但SDN技术要成功应用到战术通信网络中需要解决一系列的针对战术网络环境的适应性问题。

本文针对SDN技术在战术通信网络中的应用展开研究,首先综述了SDN技术的基本思想,其次分析了SDN技术应用在战术通信网络中需要解决的问题,随后提出了基于战术通信系统的SDN框架,然后系统地对SDN技术应用到战术通信网络中涉及到的一系列关键技术和解决途径进行探讨,最后对全文进行总结。

1 SDN技术的原理与内涵

传统的互联网体系结构是分布式的,每个网络设备都拥有相对独立的操作系统和控制层面,设备与设备之间通过分布式的网络协议交换信息和数据,其结构如图1所示。

图1 传统互联网体系结构Fig.1 Traditional network architecture

同样,传统网络的转发行为,是受各种网络协议(路由协议为主)控制的,尽管他们也间接地反映了用户的意志,但是:

1)特定的网络协议只能解决特定的问题。为了满足某种网络需求,往往需要数个协议协同工作,使得网络设备必须支持大量的分布式协议,导致网络设备的设计和实现异常复杂。

2)网络协议是逐个设备单独控制的,是纯分布式控制。整个网络的控制面分散在各个设备中,网络的转发行为是基于逐跳独立决策的转发行为,即网络在进行转发时,每个网络节点只能根据其本地信息决定转发的下一跳节点,而整个端到端的转发路径则需要依赖于该路径上各个节点的独立决策行为,这样造成的效果是网络负载不均衡,转发路径是通用路径,对业务和应用的类型缺乏针对性,并且容易造成网络拥塞。

3)控制面与转发面封闭在同一个设备中,紧密耦合,并且网络应用是和网络设备绑定的。每个网络设备厂商都有自己独立的硬件和操作系统,而且多数互不兼容,任何新特性的添加都需要硬件厂商的支持,并且无法在不同厂商的硬件之间通用。

4)虽然传统网络虽然也有大量软件参与,但这些软件不是网络使用者设计的,是设备提供商写死在设备中的,用户无法直接操控转发行为,往往需要管理员配置路由协议参数,再由路由协议通过自身的运行再去影响转发行为,管理员无法改变协议本身的行为,并且管理员需要掌握路由协议本身;即时是配置静态路由,也需要在转发路径上的每个设备上进行单独配置,并且需要掌握每个设备的配置方法。

5)网络协议对转发行为的影响是有固定模式的,例如路由协议只能依靠目的IP地址来进行转发,MPLS协议只能依靠MPLS标签来进行转发,且不同情况下的转发只能对报文进行固定模式的修改。

针对传统网络体系结构的不足,SDN被提了出来。目前比较公认的SDN的特征包括以下几点:

1)控制面与转发面的分离。

2)开放的可编程接口。

3)集中化的网络控制。

4)网络业务的自动化应用程序控制。

5)硬件编程接口的标准化。

其中,前三点是SDN的核心属性,只要符合这

三点,无论具体用了什么样的实现技术,都可以广义地认为是SDN架构。

目前产业界中立的开放网络基金会(ONF, Open Networking Foundation)组织定义的SDN架构如图2所示。从下向上,分为基础设施层、控制层及应用层[4]。

图2 SDN架构Fig.2 SDN infrastructure

其中,数据转发层,由网络的底层转发设备组成,负责基于业务流表的数据处理、转发和状态收集,根据控制层下发的指令,执行数据的快速转发。

控制层,具体负责处理数据转发平面资源的抽象信息,一方面利用南向接口,控制层可以对底层网络设备的转发行为进行控制,并对底层网络设备的资源进行抽象,获取底层网络设备信息,生成全局的网络抽象视图;另一方面通过北向接口提供给上层网络应用。

应用层,包括了针对控制层中各种网络服务的网络应用,主要负责管理和控制网络对应用转发/处理的策略,并支持网络属性的配置,提升网络利用率、支持安全及QoS的控制。利用北向接口,网络应用可以充分利用网络的服务和能力,并在一个抽象的网络上进行操作,实现常见的网络服务,包括路由、组播、安全、访问控制、带宽管理、流量工程、服务质量、处理器和存储优化以及各种形式的政策管理,量身定制以满足业务目标。

因此,相对于传统网络架构而言,SDN网络具有如下优势:

1)只需对软件进行更新,即可实现对网络功能升级,无需再针对每一个硬件设备进行配置,通过网络服务和应用程序的形式可直接部署实现网络配置,缩短网络部署周期,提高网络运维的效率。

2)通过控制软件的集中化控制,从一个单一的逻辑点获得全网控制权,便于基于全局信息进行转发行为的决策,能够有效避免网络拥塞,同时按需选择出最适合于业务和应用需求的转发路径,大大提高网络的利用率。

3)SDN使封闭的网络设备走向开放,使得网络设备不再需要理解和处理成千上万的协议标准,极大地简化了底层网络设备的功能,有效降低了网络复杂度及网络构建成本。也简化了运维管理的工作量,大幅节约运维费用。

4)SDN网络具有可编程性,能够方便地为不同流表、不同业务乃至不同业务流实现不同的QoS保障策略,扩大了网络功能的灵活性和差异化服务的程度。并且用户也不需要购买或更新原有的硬件设备就能实现新的网络功能,例如安全功能、名址映射功能等等。

最后,提到SDN就不得不提OpenFlow,前者是一种网络架构的理念,而后者是一个具体协议,这个协议实现了SDN框架中的南向接口。OpenFlow技术指开放网络联盟制定的转发面控制标准协议,这是目前发展最完善的SDN技术。而这个OpenFlow中的Flow引入了流的概念,正是SDN技术给战术通信网络带来的最大好处,即提供了按流来保障转发质量的能力。

2 战术环境下SDN技术存在的问题

战术通信网络环境是一种分级的、复杂的网络环境,一般而言,骨干网拓扑相对固定,通信链路质量相对较好,带宽相对较宽;接入网与用户网机动性较高并且通信带宽也较窄。因此,考虑到机动性和通信带宽的情况和SDN网络设计的理念,不难得出SDN技术应用在传输带宽和网络拓扑相对稳定的骨干网的可能性更大,这是SDN技术应用在战术通信网络的前提,在此前提之下,SDN技术的应用还需要考虑以下几个方面的问题:

1)抗毁能力。战术通信系统由于其在战场中所处的位置,需要确保当网络节点被摧毁后不能影响系统中其他网络节点的正常使用。而传统的SDN控制器往往是集中式的有中心模式,因此,SDN控制器在系统架构上需要考虑逻辑集中式物理分布式架构方式。

2)QoS保障能力。一方面,战术通信业务包括话音、视频等基于流的业务和消息、短报文、长报文等基于数据业务;另一方面,战术通信骨干网络的通信手段包括卫星、微波等多种通信手段。因此,需要SDN控制器在战术通信系统中起到“承上启下”的功能,以衔接上层的网络应用与下层的数据转发功能。

3)网络可编程能力。未来的战术通信网络上附加的属性越来越多,例如网络安全、标签交换以及智能运维等。而这些附加的属性往往体现为具体的网络服务,通过流量牵引方式将数据流从交换机上按需牵引到不同的网络服务中进行处理。

4)网络资源有限。战术通信网络即使是骨干网络的网络资源相对于民用有线固网和战略通信网络而言也显得非常稀缺,对于上层各种应用与业务的需求仍然处于供不应求的状态,因此SDN技术的应用需要考虑协议轻量化,尽量减少管理开销和控制开销。

针对上述四方面要解决的问题提出了一种基于SDN技术的战术通信网络框架,并在此框架上通过分析一系列关键技术的突破途径以确保统一通信技术在战术通信网络环境中的应用。

3 基于SDN的战术通信网络框架设计

基于SDN技术的战术通信网络框架设计,需要兼顾到战术业务与应用特征、不同接入方式与传输手段特征,以及战术网络各种附加属性的需求。从横向上讲,框架设计需要考虑业务重要程度与特征、网络资源情况以及在传输过程中经过各个节点时不同通信手段的能力等因素;从纵向上讲,又必须涵盖业务应用、业务控制、网络控制以及SDN交换机等各个层次,从而实现控制行为和策略执行的动态有机结合。因此,系统框架需要从业务应用、业务控制、网络控制以及网络交换的视点出发,分别从控制和转发两个方面来完成各层次功能元素和结构的设计。通过架构中各项功能元素的交互,在架构中实现长周期的业务管理控制和短周期网络管理控制行为的统一。

基于SDN技术的战术通信网络框架设计融合了业务与控制分离、控制与承载分离、控制与转发分离的思想以及分层思想进行设计,分为了业务层、控制层和承载层。针对战术通信网络环境的特点,在各个层次中都引入了战术通信网络特点相关的特殊功能实体(图3中阴影标识),如图3所示。

图3 基于SDN技术的战术通信网络体系结构Fig.3 Tactical network architecture based on SDN

如图3架构所示,功能的模块化,业务、控制、承载以及转发等的分离都使得网络具有可扩展性,灵活性以及可定制性,便于网络根据实际需要,灵活定制交换机转发策略、达到网络自治的目的。从总体上,基于SDN技术的战术通信网络框架划分为业务层、控制层和承载层三个层次,如下所述。

业务层主要包括各种战术通信业务及应用,大体上分为会话类和数据类业务。其中,会话类业务实时性要求高,对丢包等相对不敏感;数据类业务对实时性要求相对低一些,但对丢包率要求高。这就对下层的战术通信网络提出了更高的要求,即如何针对不同重要程度、不同类型的业务按需提供QoS保障能力、传输能力以及网络安全能力等。

(2)控制层

控制层主要是SDN控制器,包括了业务控制与网络控制两个子层。其中业务控制子层对于传统SDN架构中的应用层,网络控制子层对应与传统SDN架构中的控制层。业务控制与网络控制两个子层之间通过北向接口进行交互。而网络控制子层则通过南向接口与SDN交换机进行交互。

其中网络控制子层,对应于传统SDN架构的SDN控制器的角色,在战术通信系统中起到“承上启下”的作用,正好填补了业务控制与路由交换设备之间纵向信息共享的空白,以传送控制服务为主,

当然还可能包括战术通信网络的其他属性,例如网络安全等。

业务控制子层则主要针对SDN控制子层中的各种基础网络服务而研制的各种应用程序,其目的是为了以一种更能够屏蔽SDN控制子层的各种基础网络服务的内部实现而更好的通过标准接口方式更好地通过调用基础网络服务进而达到控制交换机转发行为的效果。

如何保证上层业务与下层各种通信手段的相互适应是本文研究的重点,因此这里重点介绍基础网络服务中的传送控制,顺带介绍其他基础网络服务的应用方式。

传送控制服务包括全域资源态势感知、全域流量态势感知、路径计算、域间态势信息共享以及域内分布式管理等功能实体。

其中,域是一个逻辑中心控制范围的抽象,每个域的SDN控制器与SDN交换机的集合可以抽象成一个大交换机,而不同域之间的所有通信链路可以抽象成不同大交换机之间的接口。

Application of POD Thruster in Self-Elevating Wind Turbine Installation Vessel……………YANG Weiming, HUANG Jian, HU Qingwei(2·22)

全域资源态势感知从该域所有SDN交换机获取本域内各个交换机之间通信链路的能力与特征,例如带宽和时延等。

全域流量态势感知则根据具体情况有所区分,对于需要严格按需保障的业务,则流量态势由SDN交换机自己维护;而对于区分服务和尽力服务的业务,则流量态势则从该域所有SDN交换机获取。

域间态势信息共享是各个域之间同步与共享其各自抽象成大交换机之后对外接口的流量与通信资源,以便于在全网层面,各个域所维护的资源和流量态势基本一致,以便于在发生跨域业务时各个域在进行决策时的依据基本一致。

域内分布式管理是在域内维护多个传送控制服务之间的资源和流量态势信息,以便于一个传送控制服务节点损毁后不影响整个域网络的正常运转。

网络安全服务可以通过上层网络应用中的安全管理进行网络安全策略的配置,通过网络安全服务控制SDN交换机的转发策略来实现网络安全能力,例如,比如产生策略定制谁有权限访问什么资源的策略等。

(3)承载层

承载层主要是SDN交换机与各种通信手段的信道。SDN交换机是其中的重点,除了包含传统路由交换功能(包括路由计算、路由表、尽力转发等)之外还额外包含控制策略、SDN流表、按需转发以及通信手段特征感知等功能实体。

传统路由交换以分布式的路由协议发现和维护各个交换机之间的路由信息,并且在转发时根据各个交换机上本地的路由表信息独立逐跳进行转发。与标准SDN交换机不同,这种传统方式之所以保留,是为了减轻传送控制服务的处理压力并且提高网络的可靠性,只有重要的、实时性要求高的流业务才通过流表方式进行按需转发,否则仍然按照传统方式进行尽力转发,此外,当传送控制服务无法工作时仍然能够按照传统方式进行路由。

其中,控制策略根据控制层下发的控制策略,在SDN交换机上维护粗略的控制策略,以减轻控制层的开销。

SDN流表,包含了传统通信网络从2层链路层到4层传输层的的信息,提供基于流的高速按需转发。

通信手段特征感知则是通过与信道设备之间交互握手协议的方式获取该接口上当前信道的特征和能力,以便于为传送控制服务提供网络资源态势。

4 SDN技术应用于战术通信网络需解决的关键技术

4.1 基于抗毁环境的系统架构

该技术主要解决战术通信网络中SDN控制器的抗毁性问题。

由于传统SDN技术采用集中式控制方式,但在战术通信网络环境下,SDN控制器一旦发生损毁将导致整个网络无法正常工作;同时,当网络规模增大,单点集中式控制方式开销过大,同时也容易形成性能瓶颈[7],因此,SDN应用在战术通信网络环境中考虑采用逻辑集中式物理分布式的架构方式,如图4所示。

图4 基于SDN的战术通信网络架构Fig.4 System architecture based on SDN

需要说明的是,战术通信网络以节点为单位,每个节点上可按需部署SDN控制器和SDN交换机。

图4中,整个骨干网针对不同的用户网和接入网在逻辑上形成多个不同的域。

其中,每个域内的多个节点之间通过自动选举算法形成主从关系,主节点的SDN控制器为本域内的逻辑中心,控制本域内所有节点的SDN交换机,以便于针对本地用户网的接入和信息安全控制,以及本域内重要业务和应用的QoS保障等。

其他从节点与逻辑主节点之间形成热备份关系,通过心跳机制维护主从节点的连接关系,并周期性同步逻辑主节点上维护的全域资源态势与流量态势等信息。当从节点发现主节点没有正常工作后,通过自动选举产生新的逻辑中心,并由新的逻辑主节点主动发起OpenFlow请求与本域所有SDN交换机建立管理通道。

每个域由其本域的逻辑主节点将本域抽象成大交换机模式,本域与其他域之间的通信链路抽象成不同的物理接口。

不同域之间形成分布式对等关系,考虑到开销问题,以准实时方式进行同步,同步内容包括各个域的“大交换机”之间的资源态势与流量态势信息。

这种域内主从域间对等的分布式架构方式的好处在于非常适应战术环境的各种特殊性:

1)抗毁性:任一单节点损毁不影响系统其他节点正常通信。域内从节点损毁不会影响主节点的域内决策以及域间决策;域内主节点损毁,能够快速产生新的主节点,也不会影响域内决策以及域间决策;骨干网中某域损毁,也不会影响其他域的正常运行。

2)可靠性:单节点/区域(多节点)脱离骨干网,不影响其内部正常通信。与抗毁性类似,域内从节点脱离骨干网不会影响主节点的域内决策以及域间决策;域内主节点脱离骨干网,能够快速产生新的主节点,也不会影响域内决策以及域间决策;骨干网中某域脱离骨干网,也不会影响其他域的正常运行。

3)网络资源:能够适应网络资源、信道能力与多种接入方式。战术通信网络的各个节点之间通过多种通信方式进行组网与互联,因此每个域的主节点应当掌握域内各个节点之间各种通信链路的特征和当前能力,各个域之间通信链路的特征和当前能力。

4)灵活性:各个节点以及网络的附加属性(如信息安全等)能够灵活部署、即插即用,并满足未来扩展。

注:机动性方面,假设骨干网上各个节点的逻辑拓扑相对固定,机动性主要体现在接入网与用户网层面,与SDN技术的应用并不冲突。

4.2 基于SDN技术的端到端QoS保障技术

该技术主要解决上层各种业务和应用合理利用战术通信网络资源的问题。

未来的战术通信网络必然将演进到全IP技术体制,在这种技术体制下,各种业务和应用通常都是按照尽力而为的方式进行,造成了各种业务和应用的自由竞争,然而战术通信网络的带宽资源非常有限,如果不采取一定的技术手段来限制这种自由竞争,将会导致各种业务的服务质量下降,直接影响用户的体验,特别是重要用户或者是重要业务的用户体验。因此在战术通信系统中引入端到端QoS保障体系成为需要解决的迫切问题。

在整个端到端QoS保障体系中,SDN控制在战术通信网络中起到“承上启下”的作用:对上,通过与业务控制进行交互,提取出源、目的信息、业务特征、用户优先级、业务优先级以及业务对网络资源的需求;对下,通过本地维护的域内和域间资源态势以及流量态势信息,用于进行路径决策,产生适合于当前业务的端到端的传输路径。而SDN技术正好能够天然地填补了传统战术通信系统中业务控制与网络转发之间的空白,解决当前业务与网络之间控制信息脱节的问题。

然而,若所有的业务与应用均通过SDN控制进行路径建立,SDN控制本身将会成为网络的处理瓶颈。考虑到战术通信系统的特征,需要对重要用户和重要业务需要提供有差别的服务。因此,SDN交换机保留传统的路由交换功能,在此之上叠加了SDN转发功能。这样,在转发层面提供基于通信手段特征的按需转发、区分服务以及尽力服务三种模式混合的保障机制。在进行路径选择和建立的过程中,根据业务控制提供的用户优先级和业务优先级信息,对业务按照重要程度进行区分。重要业务通过SDN控制服务选择当前最合适的传输路径,提供按需转发能力的服务,而其他业务则按照传统的路由交换进行路由,提供传统的区分服务保障与尽力转发服务。具体如图5所示。

图5 端到端QoS保障原理Fig.5 E2E QoS assurance principle

这样,通过对重要业务提供按需转发能力的保障,即能够避免与其他业务与应用数据的自由竞争,满足重要业务的通信和传输需求;又不会形成网络转发处理的性能瓶颈;还能够在SDN控制服务损毁或无法正常工作时提供基本的路由转发能力。

4.3 网络附加属性按需定制技术

该技术主要解决在SDN技术架构下战术通信网络的其他附件属性如何应用的问题。

战术通信网络除了为上层各种业务与应用提供基本的传输能力之外,还需要具备移动性管理能力、安全能力等。这些网络的附加能力如何在SDN技术架构之下比在传统网络架构下更好地应用是需要研究的问题。

这些网络的附加属性对于通信网络交换机的处理而言,一般是添加、删除、修改或替换分组中的信息,如源或目的地址、各种协议头甚至可以是载荷信息等。

SDN技术由于其将控制从转发中剥离出来之后,通过软件定义的方式按需定制转发功能,因此网络新增、扩展以及升级附加属性与能力就会非常的方便、快速以及低成本。

在前面第2节网络架构下,通过服务化的思路,将附加属性封装成各种服务,如网络安全服务,名址映射服务甚至可以是压缩服务等,与传送控制服务处于并列关系。这些服务同样通过网络控制协议来控制SDN交换机的转发行为,如添加、删除、修改或替换分组中相应的信息,并且还能够通过流量牵引的方式将信息流转发到该服务的处理中心进行专门处理[8]。

这样,通信网络本身的传输能力与其他附加能力,对于交换机的转发而言是无差别的,交换机本身在执行转发行为时并不关心这些能力分别属于哪些服务,它只是接受各种服务的控制,并执行相应的转发策略而已,符合通信网络各种能力按需定制的原则。

4.4 战术网络控制协议(TOpenFlow)技术

该技术主要解决网络控制协议轻量化的问题。

在传统SDN技术中,OpenFlow协议是SDN架构中的主流南向接口,起到SDN控制器和SDN交换机的桥梁作用。标准OpenFlow协议是基于TCP传输的,并且对于通信网络而已属于带内控制信息。

在战术通信网络中,由于通信资源相对有限,并且网络时延也相对较大,因此标准OpenFlow一方面由于其TCP传输机制不适合于长时延的网络特性,另一方面也是由于其OpenFlow控制通道需要占用本身就相对有限的网络资源,因此需要改造和完善网络控制协议。本文提出了自主的TOpenFlow协议,其能力提升主要体现在以下几个方面:

1)OpenFlow的TCP传输机制,受战术通信网络长时延特征导致建链困难、频繁数据重传,进而引起慢启动现象,更进一步导致带宽利用率低,此外由于确认报文过多,也会较多地消耗带宽资源[9]。需要对TCP协议进行优化或引入新的传输层协议(如UDT),能够适应长时延,避免建链困难和长时延导致数据频繁重传;设计新的拥塞控制算法,避免TCP的慢启动、快下降问题;并且改进报文确认方法,减少确认报文数量和带宽占用。

2)标准OpenFlow协议标准定义了三类交互机制,其一是控制器到交换机方向,主要包括查询交换机能力、操作流表、获取交换机状态等;其二是交换机到控制器方向,主要包括转发报文到控制器、流表项删除通告、端口状态变化等;其三是可以是任何一方发起的,包括启动通告、在线探测等[10]。在战术通信网络中,每个交换机对外可能有多种通信手段,不同通信手段链路的特征和能力各不相同,因此SDN控制器除了需要获取交换机各个端口状态之外还需要获取各个端口所对应的通信链路的能力和特征,因此TOpenFlow需要根据战术通信网络的特征进行相应的扩展和完善。

3)标准SDN由于是集中式控制方式,只需要通

过标准OpenFlow完成控制器与交换机之间的交互即可。但在战术通信网络中,由于采用逻辑集中式物理分布式的架构方式,无论是域内或域间的控制器之间均需要交互彼此的信息,因此TOpenFlow需要新增加东西向的接口以满足分布式环境下的信息共享需求。

4)标准OpenFlow的控制通道属于通信网络的带内控制信息,在有线固网中,这部分开销可以忽略不计,但在战术通信网络中,这部分开销相对较大,因此若能够为TOpenFlow控制通道建立专门的管理网或者信道设备专门开通管理通道将会大大提高网络的有效传输能力。

5 结 语

未来的战术通信系统必然会向全IP技术体制演进,其上层的业务与应用也将日趋丰富,不同业务与应用对网络传输的需求也各不相同,有时延敏感性的、有丢包敏感性的以及抖动敏感性的等,但通常的IP网络只能提供单一的传输能力,从长远来分析将越来越无法满足上层业务与应用的需求。而SDN技术的出现正好为解决该问题带来了契机,但需要解决一系列战术通信网络适应性的相关问题。本文首先介绍了SDN技术的原理与内涵,然后分析了SDN技术应用在战术通信网络环境中需要解决的问题,随后针对战术通信网络特点提出了一种基于SDN技术的战术通信网络架构,并在该架构下分析了一系列关键技术的突破途径来解决SDN技术应用在战术通信网络环境中需要解决的相关问题。

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王 俊(1982—),男,硕士,工程师,主要研究方向为战术通信网络与系统;

WANG Jun(1982-),male,M.Sci.,engineer,majoring in tactical communications networks and systems.

陈志辉(1974—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为战术通信网络与系统;

CHEN Zhi-Hui(1974-),male,M.Sci.,senior engineer,majoring in tactical communications networks and systems.

田永春(1974—),男,博士,研究员,主要研究方向为无线通信技术和战术通信系统设计;

TIAN Yong-Chun(1974-),male,Ph.D.,research fellow,majoring in wireless communication technology and design of tactical communication system.

武 明(1976—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为网络运维技术和战术通信系统设计。

WU Ming,(1976-),male,M.Sci.,senior engineer, majoring in network operation&maintenance technology and design of tactical communication system.

Application of Software-Defined Network Technology in Tactical Communication Network

WANG Jun,CHEN Zhi-Hui,TIAN Yong-Chun,WU Ming
(NO.30 Institute of CETC,Chengdu Sichuan 610041,China)

SDN(Software-defined network),by using control and forwarding separation,enables users to control network by the software and achieve required network forwarding,Withoutmodifying the network equipment itself,SDN enjoys strong flexibility and becomes a focal technology in communication network. The business and application of tactical communication network becomes increasingly rich,and all kinds of data are still forwarded in a single-waymode,thus the contradiction among forwarding ability,top business and application requirementgrows steadily.The emergence of SDN technology justbrings opportunity in solving this contradiction.However,the application of SDN technology in the tactical communication networkswould also result in new problems.In light of this,and based on SDN technology,the tactical communication network framework is proposed,and aiming at the characteristics of tactical communication network environment,the break-throughmethod for a series of key technologies is analyzed and suggested.

tactical communications network;SDN;NCP

TP393

A

1002-0802(2014)12-1392-08

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.12.010

2014-09-10;

2014-11-15 Received date：2014-09-10;Revised date：2014-11-15