承载网应用SDN技术建设研究

林小杰

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 引 言

SDN是软件定义网络，有利于灵活控制网络流量，采取最佳的平台创新网络。由中国联通设计的综合承载传送技术，包括QoS与动态的路由制度，牵涉了OMA特点与时钟优化方案，是未来承载传送网络技术的最佳选择。

1 SDN在UTN中的架构与关键技术

1.1 单域控制器与设备

单域是指设备厂商或运营商控制器管理的区域。图1中A、B、C均代表一种实现模式，其中A域中网元管理系统有效结合控制器，南向接口应用Openflow扩展和CLI等标准。B域中独立设置SDN控制器和EMS，以内部私有接口实现通信，EMS与UTN转发设备的接口类似于传统网格[1-3]。C域包括运营商自研控制器直接控制白盒转发设备，利用标准化的南向接口协议，虽然产生了不同的实现形式，但包括转发与控制两个功能。

图1 基于SDN的中国联通UTN总体架构

转发层具体转发由SDN控制器传递的控制信息。控制器操控转发节点，且将资源与状态传递至控制器。结合UTN部署特点，为与网络硬件有效兼容，初步转发互联互通协议。设备侧有效控制代理控制层，另外还形成部分控制作用。除了控制器作用之外，单域也必须体现网络管理作用，科学配置网络设备和SDN控制器等。

1.2 多域控制器功能

多域控制器功能提炼与补充了单域功能，开发了厂家的协同调度。图2代表多域控制器的功能模型。其中，网络资源层有利于多域控制器获取全网的拓扑与资源信息，建立跨域拓扑模型，计算域间路径，连接建立层是对应管道路径和端口，如PW和LSP，业务管理层负责建立PW，开通L2/L3业务，从而实现网络虚拟化服务。基于单域控制器的北向接口有效对接厂家控制器和网管系统，通常由运营商科学规范信息模型。针对App的北向接口抽象处理多域控制器信息，在SDN UTN中，多域控制器协同与串接多域业务，单域控制器则与网络直面[4]。

图2 多域控制器功能模型

2 SDN应用优势

目前，运营商借常规的TCP/IP协议框架转发承载网络的流量，以人工部署与干预手段科学配置网络，以科学程序贯彻落实规划，称为静态网络模式。要想适应目前网络流量动态变化特点，对网络结构合理处置，顺利转发用户的流量需求。基于SDN开放特点的编程接口与集中控制特征，可以准确发现故障，合理引入业务，节省网络经营成本，增加运营商综合收益[5]。系统分析，SDN表现出以下4点特点。一是网络设备利用SDN实现控制与转发，达到简单和通用操作的目标，除去部分复杂的过程，提升了设备的融合水平，节省投入所需的硬件费用。二是网络工程师借SDN的集中控制特点，在运营管理区域内迅速掌握网络具体的应用状态，对网络造成了严重消耗，有效限制了软件流量，简化了各个调节过程，提高了网络运行的安全水平。三是利用SDN开放式编程接口特性，虚拟处理网络，在网络内融合了大量存储资源、数据以及和计算效用，提高了网络的多元化应用水平。四是借SDN的自动化调控步骤减轻人工操作压力，减少人为干预手段造成的风险，节省了网络的经营成本。运营商借SDN技术改进了IP承载网络的科学选择，普遍得到了业界的注意。

3 SDN技术在UTN中的应用

3.1 应用场景

科学部署大基站，综合发展3G/LTE网络，保证1个本地网对应成千上万的移动承载网络节点。该节点数超过IP路由器传统网络，借IP/MPLS承载网络减慢路由收敛速度，简化管理程序，降低维护难度。加之成批建设基站，持续不断的扩容都不利于网络稳定运行，且IP/MPLS网络技术复杂，传统路由设备配置命令方式不能调整网络节点，配置数据庞大，业务流程复杂等，直接增加了定位网络故障的难度，因此有必要提升运维的标准。

科学应用SDN技术可自行连接设备，自动实现注册与管理，部署接入设备，向SDN控制器呈报设备信息，通过SDN控制器向各个设备自主分配数据，减轻人工配置压力，简化运维程序，避免不合理配置带来的错误，提高网络的运行水平，保持其稳定性。虚拟化处理新注册的设备，与新增板卡有效连接，全体人员科学管理与配置远端设备，降低开通与维护设备的复杂度。控制平面的集中特点增强了全网视图的精细水平，随时了解网络情况，提高了网络故障的反应速率，保证定位更准确。转发路径基于全网视图对资源灵活分配，及时疏导与改进网络流量，提高了网络资源的利用水平[6-8]。

借助SDN控制器统一运行IP层与光层，避免IP层与光网络发生协同困境，有利于采取集中方式对二者控制，调节全部参数。

集中控制的SDN发挥了控制功能，IP层与光层同步调度组网，在光层将流量由路由器向管道旁路传输。路由器借光层调度和链路保护的作用，最大程度减轻自身运行压力，有利于最大程度降低路由器容量，压缩了路由器的运行损耗，保持资源应用和网络稳定之间的平衡性。基于SDN的UTN处于评估和讨论阶段，有以下几方面的问题需要考虑。

一是SDN控制器与基础设施之间缺少一种合理的协议，有必要采取科学方法深入分析集中控制算法和资源体验等。二是控制层面的集中操作是否降低了网络操作性能，基于融入的新业务再次计算转发能否带来时延问题。三是在SDN发展演变的过程中，注意结合已知设备处理各自的关系，利用SDN的UTN与网络设备和管理系统发生的共生问题。

3.2 应用建议

3.2.1 提高链路实用率，降低网络运营成本

针对IP承载网络的现实运营情况，围绕产品完善和技术更新合理运用SDN技术，明确科学的网络架构，以自身发展规律制定合理的策略。IP承载网借SDN技术系统思考其安全性与时效性，密切关注关键性要素，以逐渐发展的方式科学应用。SDN技术部署在核心层时增加了IP承载网络的荷载力，改进了BGP路由协调模式，进一步实时导入链路流量，提高其实时性。全局化因素对SDN技术造成了影响，根据计算路径的方法，均衡布置流量节点。另外，通过阶段性方法共同处理SDN技术和IP协议，在保证其功能要求的同时，提升安全水平。以分布计算方式应用SDN技术，提高路由器的运用水平，借SDN架构对特定阶段积极优化，通过核心网络与集中控制器转发节点业务量，提升链路的使用水平，节省了网络运行成本。在网络建设过程中应用SDN技术，科学提升IP承载网转发能力，在建设网络中保证链路应用质量[9]。

3.2.2 构建开放性平台，精细化承载能力

SDN技术利用IP网络自行注册和管理设备，联系自主上报接入设备的有关信息，提高SDN控制器应用的合理性，简化了运维流程，保证配置的成功率，增强了网络的可靠性。在平面集中化控制中采取精细视图的方式，实时体验了网络情况，准确定位，且在网络运行中发现故障，提高分配资源的灵活性，严控转发渠道，及时疏导网络流量，达到优化的目标，提升利用网络资源的效率。IP层与光层通过SDN技术实现控制，采取合理方法化解协同问题，对各个层面统一调整。

SDN技术以设备转换为核心内容，其工作前提是实体设备的运行，以具象化操作方法统一管理后续运营。SDN技术以拓扑网络控制方式完成应用，解决了物理网络硬件设备约束网络架构的问题，对网络架构调整的过程中扩大了软件网络架构内容，提高了网络的兼容水平。同时，网络硬件运用SDN技术有效避免发生操作故障，降低了网络架构更新换代的速率，节省了网络经济费用，有效创新了网络技术。融合SDN技术和IP成果科学建立网络架构，集中控制网络，增强其编程特点。高度重视转移和传输SDN技术的相关数据，在应用和叠加有关技术的过程中促进网络升值，简化了网络部署过程，这也是未来建设IP承载网络的前提[10]。

基于运营商带来的IP承载网络，初步产生了开放特点的SDN架构，全面建立了网络平台，提高了承载效率，有利于用户结合自身情况对后续网络服务合理界定。在应用SDN技术的过程中借助运营商IP承载网络增加了运营收益，围绕特定用户创造了相应的服务，在网络运维中提高了综合实力，进一步得到可靠的盈利性指标。将SDN技术引入PIN承载网络，最大程度彰显了技术优势，联系集中化智能控制方式，提高了资源的应用效率，全面发展了运营商IP承载网络。针对目前情况分析，运营中引入IP承载网络内容，成功推进了各项工作，凭借自由开发和经营等工作内容获取经济收益。SDN技术特点是科学计算路径和改进逻辑显示，跨区域科学控制与调整业务，尽快恢复IP承载网络的业务，科学建立网络架构模型，与传统IP承载网络有效联系，科学利用SDN技术，在连接控制层的过程中转化技术，建立开放特点的网络平台。

4 结 论

SDN技术包含了承载传送网的大部分优势，简化了承载传送网复杂的运维过程，提高了业务对外开放的水平，保证网络可靠运行，统一调整了IP与光网络运行。在承载传送网中这一技术的应用前景广阔，但也出现了一些不足，要求相关人员增加研究力度，吸收借鉴国外的技术经验，联系我国现实国情，应用SDN技术时优化承载网传送架构，扩大应用范围。