基于SDN的跨域路由技术的专利分析

杜晓萍 李奕福

摘要：随着网络规模的不断扩张，目前的网络架构存在巨大的挑战和压力，基于软件定义网络（SDN）具备控制转发分离和灵活管理的特点，将SDN应用到大规模数据跨域路由中，实现跨域的数据传输，可以提高网络的传输能力。本文通过对基于SDN的跨域路由技术的专利分析，以期为SDN在多个数据中心网络间的研究、应用以及网络交换的专利审查员提供参考。

关键词：SDN;跨域;专利分析

1 引言

软件定义网络（简称SDN），由斯坦福大学的Clean Slate项目组于2012年提出，其主要优势在于：①分离控制平面和数据平面，控制器实现集中控制和管理;②网络可以通过程序自动化进行管理;③利用网络和流抽象的全局视图，可以动态的调整网络流量;④采用开放标准openflow 协议，与网络设备供应商分离，具有良好的可扩展性。SDN技术在域内取得了很好的应用，目前研究人员尝试将SDN技术应用于大规模数据跨域传输中，实现域间路由。

2 专利检索情况

本文以基于SDN的跨域路由为主题，在Incopat专利数据库中进行检索，检索专利文献截止日期到2020年12月29日，通过分析、去重、标引等方式，获得关于SDN跨域路由的专利申请情况，基于该检索情况，本文分析了SDN跨域路由的专利申请量情况、申请人的全球/国内分布情况、主要技术分类申请等方面。

3 专利申请分析

3.1 专利申请量分析

从图1可看出，在全球范围内，我国的申请量处于领先地位，占据全球申请量的一半，其次是美国，申请量接近我国的一半。这与国内企业/机构对该领域的重视程度有关，随着网络规模的不断扩张，网络中的数据流量呈现爆炸式增长，这种互联网的发展所带来的网络需求给现有的网络架构带来了巨大的压力，虽然SDN网络解决了当前较多的IP网络存在的问题，但是其部署仍面临较多的技术、业务和经济等多方面的问题，这也促使企业/机构对SDN对跨域领域的不断研究应用，以期获得解决相关问题的方法。

3.2 国内申请人情况分析

由图2可看出，申请量靠前的公司机构分别为：华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、北京邮电大学、中国电信股份有限公司。其中，华为技术有限公司在SDN跨域传输领域申请量最大，占比达到了15.7%。

华为技术有限公司在2013年针对SDN在大型网络中实施时网络业务（例如应用层业务优化（ALTO））可能面临的集成问题，进行了专利申请（CN104205767A），其公开了一种用于使用SDN节点和ALTO节点优化业务的方法，其中所述方法包括接收来自节点的对网络资源的请求，从所述ALTO节点获取多条业务优化信息，使用从所述ALTO节点接收到的所述业务优化信息与第二SDN节点协商一条或多条路径，构建所述多条路径，以及将一个响应发送给所述节点，指示所述节点可通过其中一条所述路径转发包。该申请具有5个同族，在美国、欧洲、中国进行了专利布局。

4 主要技术分类

4.1 SWAN

基于SDN的思想，针对大规模数据跨域传输问题，微软通过在数据中心网络部署Softwar-Driven WAN（简称SWAN），使用SDN技术实现数据中心网络间的互联互通，实现网络的灵活控制，提升其传输能力。在SWAN中，控制器获取多个数据中心网络的带宽、时延等网络参数，并维持全局拓扑结构，根据数据中心间的传输需求信息进行传输路径路由的计算，最后将计算得到的路径下发至交换机，完成路径的部署，实现域间交换传输。与传统跨域传输方式相比，SWAN有效提高了域间的传输能力，但其仅采用单一控制器，也就说，不同的数据中心网络均与一个核心控制器连接，该结构极大地限制了真实环境下的网络架构部署，同时仅有一个控制器容易出现单点故障问题，而且还需要考虑核心控制器的性能，该性能的好坏决定了整体SWAN的性能。

该领域的全球专利申请量较少，说明高校、研究机构、企业在并不看好该技术领域，在该领域投入研究较少。国内的申请人以北京邮电大学为主，申请的发明专利均已授权，涉及技术包括一种使用hostapd平台SWAN拓展协议的通信方法、一种SWAN架构中基于用户QOS的切换判断策略方法、一种基于Floodlight的SDN无线网络管理平台及认证方法。

4.2 SD-WAN

软件定义广域网（简称SD-WAN）是软件定义网络（SDN）技术在广域网（WAN）中的一种特定的应用场景，是将SDN技术应用到广域网场景中所形成的一种服务，这种服务用于连接广阔地理范围的企业网络、数据中心、互联网应用及云服务。这种服务的典型特征是将网络控制能力通过软件方式实现“云化”，支持应用可感知的网絡能力开放。通过SD-WAN，公司可以用低成本的网络构建方式建立起高效能的广域网网络。企业可以部分或完全替换掉昂贵的私有广域网络技术，例如MPLS。在SD-WAN中，每个自治系统主要包括三个网络设备，分别为Quagga软件、SDN集中控制器、OpenFlow交换机。Quagga软件通过BGP协议获取域间路由路径信息;SDN集中控制器通过域内的控制器的交互获得全局网络的拓扑结构信息，同时通过读取Quagga内的信息获取域间路由路径，并生成相应流表;OpenFlow交换机则根据流表项实现数据转发功能。

从图3可看出，该领域的全球专利量与SWAN相比，存在明显优势，从2015年开始申请量逐年增加，在2019年达到了100件，而美国和中国是主要的申请国家，其美国的申请量几乎占了申请量的一般，其数量接近我国的两倍。这说明美国对SD-WAN领域较为重视，在该领域的投入较多的研究。

在SD-WAN领域中，申请量排名靠前的申请人大部分都是涉及核心网络领域的主流公司。其中，思科公司（cisco）申请量最多，在2019年申请量达到了最大量，涉及SD-WAN网络中动态调整BFD计时器的机器学习方法、使用预测模型来估计SD-WAN网络中的隧道QoS的每个流呼叫准入控制方法等。

5 结语

利用SDN技术实现域间的传输是重要的网络传输技术，该技术可以有效提高网络传输能力，其涉及SD-WAN网络的技术分支是目前涉及核心网络领域主流公司的主要研发重点，相应地申请量也逐年增长，增长趋势仍然比较强劲。本文通过对基于SDN的域间路由技术的专利申请情况进行梳理，以期为SDN在多个数据中心网络间的研究和应用以及网络交换的专利审查员提供参考。

参考文献：

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