运营商IP承载网中的SDN技术研究

2022-08-17刘远高刘春林

通信电源技术 2022年7期

关键词：实时性运营商架构

刘远高，刘春林

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

随着通信技术的不断发展和进步，运营商IP承载网应用质量受到了更多的关注，要整合技术要点，践行更加可控的技术融合模式，从而提升承载网的应用效能。

1 SDN技术概述

1.1 内涵

软件定义网络（Software Defined Network，SDN）技术本身是基于定义展开的网络架构技术模式，能实现控制层和转发层的合理性分离管控，并配合实际需求进行集中控制网络状态和开放编程接口等工作，从而建立网络设施对上层应用的透明化处理。

从广义的角度分析SDN技术，其本身就是指在开放接口应用基础上，配合软件可编程模式搭建基础网络架构体系，能实现软件定义思想的网络延伸；从狭义的角度分析SDN技术，指的是在开放网络基础（Open Networking Foundation，ONF）组织发布的标准协议基础上，将设施层、网络层以及应用层作为核心，打造完整的接口处理模式，并确保开放的OpenFlow标准能为其应用提供必要的指导，更好地保证统一要求得以落实。

1.2 架构

SDN技术的基本架构如图1所示，主要分为应用层、控制层以及基础设施层，能完成业务应用、网络服务、网络设备处理等工作，形成统一的网络应用控制体系，确保维护应用管理工作都能顺利展开，并最大程度上保证运营商IP承载网的控制效能[1]。

图1 SDN技术架构模式基础设施层

2 运营商IP承载网中SDN技术应用内容

在传统的运营商IP承载网体系中，流量转发依旧采取的是边界网关协议（Border Gateway Protocol，BGP）或者多协议标签交换（Multi Protocol Label Switching，MPLS）等方式，建立传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol / Internet Protocol，TCP/IP），配合分布式路由计算分析实现有效处理，并且要采取人工干预的方式完成网络协议的部署，建立预先设置的对应静态网络体系。与此同时，在网络流量实时性动态管理结构中，设备能力也能在业务需求范围内实现大流量转发处理。而在分组传送网（Packet Transport Network，PTN）模式下，统计复用、端对端服务质量（Quality of Service，QoS）集中处理等方式被逐渐应用，在SDN技术支持下就能实现更加精准的信息管理，因此广大运营商在IP承载网方面也更加倾向于使用SDN技术。

2.1 网络运维

在运营商IP承载网应用环境中，要结合应用要求和规范要点展开相关工作，从而维持承载网控制的合理性。

第一，基于SDN技术架构模式的IP承载网能借助控制层获取网络设备的实时性状态信息，并且全面评估状态信息下相应网络设备的运行情况，这就能配合实时性观测分析工作，将获取的信息进行汇总和传输，确保转发层能建立自动动态调整工作模式，为整个网络应用运维管理效能的优化创设良好的平台[2]。

第二，应用SDN技术就能搭建更加科学规范的应用体系，并且能减少人工干预产生的资源损耗，配合实际应用控制平台维持IP承载网的运行规范，也能实现高效网络维护管理，减少网络运维过程的管理成本，提高系统综合控制效能。

2.2 链路实用率

运营商IP承载网应用SDN技术的同时，能结合网络的应用要求和控制标准进行相关工作，并结合链路的实际情况建立干预调整转发控制模式，在满足转发量实际需求的同时，维持网络建设的规范性。也就是说，在SDN技术应用后，就能提升整个网络建设工作的可预见性，减少投入建设成本，维持管理效果[3]。

2.3 承载处理

在应用SDN技术时，架构模式中北向接口是关键的网络节点，能为运营商IP承载网络应用控制提供保障，实现精细化的承载处理，最关键的是，用户能结合自身的实际需求选取对应的业务项目。

2.3.1 搭建规范架构模式

依据SDN技术要求和控制标准，建立基于承载网的控制模式（图2），保证集中化智能控制、资源利用率以及调度业务灵活性等都能满足要求，也能为IP承载网平滑演进提供支持[4]。

图2 规划网络架构

（1）应用层。借助北向接口模式，联动App软件就能进行IP承载网应用的控制，保证O-App和U-App都能满足实际应用控制效果，并配合实际应用标准，建构面向工程、面向运行维护以及市场发展需求的软件体系，从而为运营商IP承载网应用控制效果的优化予以支持[5]。

（2）控制层。主要涉及单域控制器和多域控制器，配合相应的处理模式就能建构完整的控制模式。首先，单域控制器能建立业务控制、逻辑显示、路径计算以及优化等功能模块。其次，多域控制器能对跨域软件定义分组传送网（Software Defined Packet Transport Network，SPTN）业务进行实时性管理，并结合跨域网络拓扑模式，最大程度上增强IP承载网的业务保护水平[6]。

（3）转发层。在传统的网络架构模型中，IP承载网要借助Qx接口连接对应的网元管理系统（Network Element Management System，EMS），而在SDN技术支持下的网络体系能借助OpenFlow接口和控制层进行实时性联动处理，并且配合最底层的转发层，维持网管和控制器应用管理的运行效果。

2.3.2 提升利润增长点

SDN技术的应用和控制还能在指定时间段为特定用户提供较为合理的业务承载服务，并且提升网络应用运行的盈利水平。与此同时，运营商IP承载网中应用SDN技术就能整合具体的控制模式，确保行业竞争力得以提高[7]。

2.4 试用案例

为了能更好地发挥SDN技术的作用和优势，要在IP承载网上进行相应模块的测试，能在探索SDN技术应用场景的同时，推进技术模式和主流传输技术、现有网络架构、运维体制的合理性融合，并在应用基础上拓展SDN技术衍生的内容。本文以某SDN技术多维度验证项目为例，建立如图3所示的相关架构测试环境。

图3 架构测试环境

与此同时，选取现网实际在网使用的同型号设备，配置的软件、硬件也要与在网设备相同，进行基本功能的测试分析，并核查路由搜索、业务发放、App软件交互等方面的功能效果，以保证能更好地评估运营商IP承载网中应用SDN技术的效能，并对不同场景特定路由策略导入予以分析，整体使用效果更加人性化，也能为资源控制、资源管理以及系统维护打造更加可控的管理平台[8]。

3 运营商IP承载网中SDN技术应用展望

随着通信技术的全面进步，运营商IP承载网上使用SDN技术也将更加广泛，但是技术的标准更新发展和产品还处于不断研发的阶段，因此要综合考量相关技术的动态信息，评估可靠性、安全性等基础要素，并模拟分析各个阶段演进的思路，从而推动IP承载网中SDN技术应用工作的全面进步[9]。

初步阶段，借助现有的网络通信技术体系，在完成SDN技术部分功能处理工作后，配合IP承载网骨干网和核心层进行网络设备的部署处理，并打造更加合理可控的应用运行平台，最大程度上提高现网边界网关路由（Border Gateway Protocol，BGP）路由调度的规范性。另外，能对链路进行流量的实时性管理，维持疏导工作的可控效果。

中级阶段，主要是实现IP协议和SDN技术的阶段性共存管理，并且运营商IP承载网对可靠性、安全性的要求也在不断提高，逐步验证SDN技术优势的同时，配合控制模式就能提高对路由器安全性的管理水平，为综合管理效果的优化予以支持。

最终阶段，将实现全部SDN架构，主要是指SDN技术的相关技术标准和控制内容都将更加成熟与合理，建立特定阶段性的控制模式，并且保证集中控制器和核心网路由都能满足运营商IP承载网的应用需求。与此同时，能建立节点业务流量控制模式，既能完成集中控制器的相关工作任务，还能实现协同管理，保证SDN技术的可靠性和安全性。也就是说，在SDN技术应用全面实现后，传统的TCP/IP协议中BGP等都将实现合理性剥离[10]。