SDN 技術在運營商IP 承載網(wǎng)中的應用實踐

任 銳，王杉杉

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司河南省分公司網(wǎng)絡管理中心，鄭州 450008；2.中國聯(lián)通（緬甸）運營有限公司，仰光 11181）

1 SDN 技術的概念和現(xiàn)狀

SDN 技術是一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡構架，包括三層構架，分別是基礎設施、控制和應用層，如圖1所示。該概念最開始是由美國斯坦福大學項目研究組提出，主要原理是通過OpenFlow 下的核心技術將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平臺和設備控制分離開，在通過分離轉發(fā)層以及控制層，開放式編程接口用于實現(xiàn)上層網(wǎng)絡設施對上層實踐結構的有效控制和透明管理的效果，最終達到對網(wǎng)絡流量的靈活控制，進而能夠為相關平臺提供全面的網(wǎng)絡服務模式。

圖1 SDN技術構架模型

隨著LTE 和5G 業(yè)務的發(fā)展，各個業(yè)務接口對IP 承載網(wǎng)的架構靈活性和質(zhì)量有了更高的要求，運營上開展了一系列的測試和應用場景模擬，不斷探索SDN 技術與主流傳輸技術以及當前網(wǎng)絡構建的融合。在此基礎上，對SDN 技術進行關鍵技術衍生，從多個維度來驗證SDN 技術的功能和特色。運營商IP 承載網(wǎng)絡構架通常為核心層、匯聚層和接入層構成，在測試中特別注意選用運營商實際中使用的設備型號，硬件和軟件設備都與實際在網(wǎng)設備設置為一樣。通過反復測試發(fā)現(xiàn)SDN 技術在運營商IP 承載網(wǎng)上的使用符合預期設想但是在業(yè)務發(fā)放、路由搜索以及APP軟件交互的使用中還有待進一步完善，總之，在當前我國SDN關鍵技術中，充分提升了IP 承載網(wǎng)的高效運行和可定制化，有利于運營商在進行承載網(wǎng)絡資源管理、控制等方面收獲可觀的經(jīng)濟效益。

當前，隨著IP 承載網(wǎng)中的用戶數(shù)量不斷增長，建設更加高效的IP 網(wǎng)絡基礎設置逐漸成為網(wǎng)絡運營商關注的重點問題。例如谷歌平臺率先在跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中融合SDN 技術，此舉大大提升了SDN 技術在IP 承載網(wǎng)中的應用。通過SDN 技術技術改造后，谷歌平臺中的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡在鏈路帶寬的使用率上取得了明顯的提升，高達約95%以上。與此同時，還顯著降低了運營商的運營成本，并且提升了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。在谷歌的改革探索下，越來越多的運營商加入了SDN 技術在IP 承載網(wǎng)中的運用實踐探索[1]。

2 SDN 技術在運營商IP 承載網(wǎng)絡中的實踐建議

2.1 提高網(wǎng)絡的使用率

運營商主要使用通信端和用戶端的峰值來執(zhí)行IP 承載網(wǎng)絡信道網(wǎng)絡帶寬和路徑預測工作，其中，交換機和路由器之間的容量都是相對固定的，因此只有按照路由器在上行鏈路和下行鏈路上的實際故障情況座位路線重組的依據(jù)。在操作的過程中，通常容易發(fā)生端到端之間的路徑選擇競爭和資源競爭，進而導致網(wǎng)絡故障進一步深化，難以自愈，進而引發(fā)重試操作失靈。因此這種模式下的網(wǎng)絡使用率通常不會超過30%。當SDN 技術技術對IP承載網(wǎng)進行了改造后，作為網(wǎng)絡控制的大腦，SDN 控制器能夠往網(wǎng)絡具有更明確的全局化結構視圖和組織結構圖，通過主動對路由器選擇和算路進行操作，進一步清晰網(wǎng)絡行為，從而是保護性帶寬設置率降低，即使網(wǎng)絡在運行的過程中出現(xiàn)故障，也能夠按照錯誤的導向無縫切換到事先計算好的備份網(wǎng)絡通道中，以提高網(wǎng)絡的使用率和收斂效果，實現(xiàn)用最少的資源獲取質(zhì)量最好的網(wǎng)絡使用效果，確保網(wǎng)絡的使用率能夠達到99.9%以上。

2.2 提升服務質(zhì)量

現(xiàn)在，我國行業(yè)中的運營商IP 承載網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容和應用層、服務層之間的表現(xiàn)表現(xiàn)出較好的耦合狀態(tài)，不論是固定寬帶還是云網(wǎng)互聯(lián)以及移動通信等領域也表現(xiàn)出不同程度的緊密耦合的狀態(tài)，資源利用的效率整體不高。SDN 技術能夠?qū)θ中缘木W(wǎng)絡組織形成更為直觀的試圖效果，能夠?qū)⑿畔⒎答伣o應用層，用戶在IDC 以及用戶端二者之間對最優(yōu)鏈路的IDE 服務器加以選擇以提升服務質(zhì)量。在實際工作的過程中，一般用較少的資源投入就能獲得較好的服務質(zhì)量，因此確保聚合的網(wǎng)絡多元化在一定程度上是促使網(wǎng)絡服務的效果大大提升重要因素。

服務器對均衡性負荷下的實踐場景的感知過程：運營商IP承載網(wǎng)絡下，系統(tǒng)服務器通常能夠按照服務器可用性的實際情況和資源的使用情況進行服務器自主選擇，將服務器下的負載進行合理分擔，這一選擇過程往往容易缺乏對網(wǎng)絡環(huán)境的考量，進而導致服務器出現(xiàn)空閑的情況，進而為某些路徑造成擁堵的問題，深刻影響這信息的傳輸效果[2]?；赟DN 技術的承載網(wǎng)絡在進行服務器選擇時不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自主選擇的預期目標，同時要能對空閑的服務器進行科學利用，實時感知控制器的工作情況，盡可能在路徑中選擇高容量路徑達到信息傳輸?shù)哪康?，平衡端對端的?shù)據(jù)負載。

2.3 促進網(wǎng)絡產(chǎn)品化發(fā)展

如今，IP 承載網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)更新和設置方面發(fā)展緩慢，導致后期的運營成本較高，加上產(chǎn)品與OSS/BSS 等系統(tǒng)之間密切相關，因此我國網(wǎng)絡產(chǎn)品在不同程度上存在一刀切的情況，進而影響服務定價，難以滿足用戶對網(wǎng)絡服務的實際需求。在SDN 技術下，控制層和應用層之間的能夠促進API 相互之間完成自助操作，將網(wǎng)絡的業(yè)務范圍進一步進行了擴大，并且對服務創(chuàng)新有效促進了網(wǎng)絡在加載和集中等步驟的工作效率，并同時在全網(wǎng)內(nèi)提供了高效的審計服務，能夠滿足不同用戶的不同需求，服務形式相對更加靈活。此外，基于全局化應用需求下繪制的直觀效果圖示也讓網(wǎng)絡資源以及網(wǎng)絡服務的定價更加優(yōu)惠，提升運營商的經(jīng)濟效益。在實際業(yè)務中，SDN 技術的融合能夠提高運營商的資金使用率和周轉率，有效降低了企業(yè)的運營成本，為企業(yè)構建以一個全新的生態(tài)服務系統(tǒng)，為用戶在網(wǎng)絡中匹配更適合的網(wǎng)絡服務，并且在這個過程中按照價格最優(yōu)化的原則進行運營商帶寬選擇，運營商能夠充分依托SDN 技術對用戶的資源視圖進行自動生成，再借助大數(shù)據(jù)技術對服務進行定價，再將定價發(fā)送到帶寬交換點，云服務的消費者和企業(yè)同樣能夠在價格最優(yōu)的原則下對云服務的運營商進行自主選擇。

3 SDN 技術在運營商IP 承載網(wǎng)中的應用實踐

除了谷歌公司平臺率先在跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中融合SDN 技術的實踐外，2015年，中國聯(lián)通公司提出了一套基于SDN 和NFV技術下的CUBE-NET2.0網(wǎng)絡構架，這套新興的網(wǎng)絡構架逐漸成為聯(lián)通公司的網(wǎng)絡重構以及技術轉型升級的頂層構架。近兩年來，聯(lián)通公司還致力于CUBE-NET2.0業(yè)務的網(wǎng)絡創(chuàng)新轉型，在2018年3月面向OTT 云網(wǎng)和政企客戶發(fā)布了云聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同新產(chǎn)品，標志著聯(lián)通企業(yè)的網(wǎng)絡業(yè)務創(chuàng)新，同時也率先在國內(nèi)開啟了運營商向用戶提供一體化服務的先河[3]。

4 SDN 技術在運營商IP 承載網(wǎng)應用中的注意事項

根據(jù)上面的分析不難看出，將SDN 技術運用到運營商IP 承載網(wǎng)中十分必要，但是由于當前相關技術標準正在逐漸完善，在網(wǎng)絡構架演進的過程中還是有很多地方需要我們注意。由于承載網(wǎng)絡具有一定的動態(tài)性，因此應當立足于網(wǎng)絡構架的可靠性和安全性等方面的因素來注意，在此基礎上按照階段進行演進。

首先，利用現(xiàn)有的技術手段對SDN 技術進行改進和完善，通過運營商IP 承載網(wǎng)下的核心和骨干層面對網(wǎng)絡設備進行科學部署，不斷優(yōu)化BGP 路由的調(diào)度方案，進而實現(xiàn)鏈路流量實時、靈活的動態(tài)化疏導。其次，實現(xiàn)IP 協(xié)議和SDN 技術的共存，當逐步對SDN 技術的優(yōu)越性進行了驗證后，將BGP、MPLS 等TCP/IP 協(xié)議下傳統(tǒng)的技術在IP 承載網(wǎng)中進行融合運用，保留路由傳統(tǒng)的計算方式，另外注意不斷提升路由性能的綜合提高[4]。最后，構建單純的SDN 構架，在保障了該技術的可靠性和安全性等因素的基礎上，將TCP/IP 協(xié)議下傳統(tǒng)的BGP、MPLS 技術剝離出來，得到單純的SDN 構架。

5 結束語

綜上所述，當前，隨著我國信息技術領域的飛速發(fā)展，SDN技術能夠在運營商的IP 承載網(wǎng)中構建起一道更加高效、靈活、開放的屏障，讓網(wǎng)絡服務體系化發(fā)展成為可能，有利于全面提高網(wǎng)絡服務的使用效率，提升網(wǎng)絡運營的整體服務質(zhì)量，促進我國網(wǎng)絡產(chǎn)品更好的發(fā)展，為切實滿足用戶的個性化網(wǎng)絡服務需求提供了有利條件。