SDN在IP网络演进中的作用

SDN在IP网络演进中的作用

苏文伟

广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司广西南宁530023

摘要：当前，SDN正逐步实现从理论到标准、从技术到产品、从部署到服务的过程，业界从数据中心、骨干网、接入网和移动核心网多个应用场景研究SDN的应用和实践。从IP网络的角度看，传统网络在流量调控、路由优化、业务差异化调度等方面面临挑战，传统分布式路由计算的网络架构难以满足日益增长的网络业务和质量要求。本文分析了SDN在IP网络演进中的作用。

关键词：SDN；IP网络演进；作用

1特征分析

SDN技术提出了集中的网络管控模式，将传统网络架构分拆为应用、控制、转发分离的架构，从而增强对网络业务的调度管控能力。作为全新的网络架构技术。SDN的主要特征包括以下几个方面。一是控制平面和数据平面分离控制平面独立，采用通用硬件处理实现；控制平面和数据平面采用标准接口，通用硬件只完成必要的转发功能。二是网络智能和状态逻辑上集中化业务逻辑、路由计算、转发表项等实现集中管理和调度。三是从应用的角度看，下层网络被抽象出来网络具备可编程性，可实现自动化管理；网络更加灵活，具备更强的扩展性。SDN强调通过软件的方式来定义网络的行为，提升网络控制调度能力，为网络优化提供了很好的思想和手段，其架构具有普遍适用性。但是，SDN在技术标准、系统和设备实现方面面临成熟度需提升的问题。SDN的应用一方面要考虑技术的可行性，即现有网络的支持度；另一方面要考虑现实的应用场景，从运营需求和用户需求出发逐步试点和推进。

2SDN在IP网络演进中的作用

2.1信号IP的切换。这里所说的切换，是节点的信号选择变更过程。在SDI矩阵切换系统里，矩阵面板发出切换指令后，矩阵交叉点将信号源母线与对应的输出母线搭通，SDI信号便沿着电子线路到达目标设备。在信号IP网络里，信号的切换却是通过目标节点来实现的，也就是说是靠周边设备切换的。即在IP网络里，要给目标节点（即信号接收设备）切换一个信号，是由SDN控制器（后面会介绍）控制目标节点，目标节点再向支持协议的交换机发出新的请求，交换机引擎便将新的发给这个节点，由此实现IP信号的切换。IP信号切换完成后，目标节点还必须不停地发出请求，才能维持IP信号不中断，否则交换机认为目标节点不再需要这个信号而直接停发。从这个过程来看，IP信号的确是由目标节点来切换的。信号IP网络内，周边设备既要实体数据，还得与SDN控制器交换切换指令。在组网方面，这两类数据可按双网、单网、混合网结构来组网。那目标节点如何知道何时改变请求，请求哪个新的地址，这就需要一个类似于SDI矩阵控制系统的控制器，即SDN控制器。

2.2网络演进。虽然把NFV和SDN引入网络是一种必然趋势，但是这种演进并不是立即就会发生的，而且每个网络都有不同的实现方式。现有的网络由多个网络应用组成，这些应用为终端用户提供服务，这些网络应用基于专用的硬件，广大终端用户通过接入层网络设施访问这些网络应用。同时IP网络基础设施也都有各自独立的系统实现，如提供服务控制的系统、提供边界路由和核心路由的系统以及提供核心传输功能的系统等。为了应对越来越多的种类繁杂的业务，及时响应用户的服务需求，根据不同的需求合理调配带宽，保证时延在用户所要求的范围内，这对于传统网络来说非常困难，但是，SDN与NFV的特性可以满足网络的特定需求。对于数量巨大的移动终端用户、不可预测的应用以及快速变化的流量模式来说，对部分网络功能进行虚拟化，其他功能保留在物理网元中。工作时段，企业网络流量主要是实时语音和视频通信；晚上，主要是数据备份和数据统计系统流量。

2.3流量均衡调度。在IP广域网上，由于用户的分布不均、业务特发性等原因经常存在局部流量不均衡的现象。网络片区B的流量流入网络片区A，流量分担在链路1~3上。流量的目的端可能是各个城域网或IDC，由于其用户规模或业务存在着巨大差异，这几条电路的流量容易出现不均的情况，情况严重时部分电路已经发生拥塞而部分电路还处于轻载。这类现象容易出现在国际互联电路、国内运营商间的互联互通电路以及国内骨干网的省际电路等场景。网络局部流量不均的情况涉及路由、流量和业务层面等诸多复杂的因素，同时流量动态变化快，要进行人工干预基本不可行，因此一直是困扰运营商的难题。RR+的出现使路由层面的集中管理变成可能，网络管理者可以在流量可视化的基础上，有针对性地改变指向片区B的部分路由，如修改iBGP路由的参数等，从而引导部分流量，实现这几条链路上的流量均衡。

3对SDN+IP在制作域的思考

IT、IP在压缩传输域得到了很好的推广应用，带来的好处不用细数，但IP能否取代SDI，IP能否满足制作域的实时性、稳定性、方便性要求，却是这几年争论最多的话题之一。基带视频IP作为新生事物，自然有从出现到成长，直到成熟、完善的过程，目前尚有诸多问题未解决。第一，由于IP网络采用面对组网，需要动态拆建链接，因此SDN控制器是网络无法回避的选择。即使选用不需要SDN控制的传统交换机，周边设备也同样需要SDN控制器。第二，多个SDN控制器、不同品牌的SDN控制器，在一个大系统里或级联系统里，要实现协同控制，需要一套公认的交互控制标准，但目前没有发布这样的标准。这需要厂商们有合作意识，达成一致的标准，AIMS联盟的成立有望加快IP的标准化速度。第三，SDN控制器的核心原理是对每个协议端口指定路径，也就是“导流”，由此可看清楚，SDN的导流作用与SDI矩阵的切换真是殊途同归，因为这两种手法的本质需求是相同的。第四，IP网络，特别是多系统级联的复杂网络，给国内集成商和软件公司留下了较大的市场空间，他们可以通过现场开发软件SDN来适配用户的复杂环境和需求。目前国内正在进行的几个IP项目便明确提出了软件SDN整合控制所有系统设备的需求。第五，SDN、IP并非IT行业的专利，在SDN、IP的背后，是制作、创意的需求，包括内容的深度处理、精细化的工艺流程，这些都是IP交换机厂商未涉及的细分行业。因此，在系统规划、搭建、运行中，需要全面分析通用技术与行业特点的关系，防止被厂商误导。第六，目前的IP单链路最大为10Gbps，仍不能承载非压缩的4K信号，想要建设“IP+4K+不压缩的转播车”，尚无稳妥的方案。

SDN技术的可编程特性，让我们的网络可以根据用户的需求及网络资源的变化进行随时随地的优化，满足几乎所有人的需求，SDN技术已经慢慢改变了我们的生活。但IP化的优势是明显的，我们在顶层战略设计的框架下，探索IP在视频领域的应用，促进媒体融合发展，是一条合理可行的技术路线。

参考文献：

[1]闫长江，吴东君，熊怡.SDN原理解析.人民邮电出版社，2016.03.

[2]杨军，周贤伟.IP组播与安全.国防工业出版社，2015.05.

[3]刘莹，徐恪.Internet组播体系结构.科学出版社，2014.04.

[4]颜谦和.交换机与路由器技术.清华大学出版社，2015.01.