SDN 技术在运营商 IP 承载网中的应用实践论文

导读:现阶段国内运营商承载网络 IP 化已经实现, IP 承载网络有极大的优越性特征,其特征为端到端 QoS、统计复用、 集中网管等。在使用中, SDN 具备智能控制、集中控制等特征,在管理中,结合 SD

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摘 要:现阶段国内运营商承载网络 IP 化已经实现, IP 承载网络有极大的优越性特征,其特征为端到端 QoS、统计复用、 集中网管等。在使用中, SDN 具备智能控制、集中控制等特征,在管理中,结合 SDN 技术与基本功能在运营商 IP 承载网中的 运用。因此分析 SDN 在运营商中的运用价值、施行可能性、必要性等特征。进入 5G 时代之后,5G 业务激增,传统的承载网 络已经无法满足实际需要,由于 SDN 技术实际使用的网络灵活性等特征,因此探讨该技术的运用具备巨大价值。

关键词:SDN ;承载网 ;运营商


Application Practice of SDN Technology in Operator's IP Bearer Network
YU Fake
(Guangdong Southern Telecom Planning Consulting and Design Institute Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518038)

【Abstract】: At this stage, domestic operators bearer networks have been IP-based. IP bearer networks have great advantages, including end-to-end QoS, statistical multiplexing, and centralized network management. In use, SDN has features such as intelligent control and centralized control. In management, it combines the use of SDN technology and basic functions in the operators IP bearer network. Therefore, the characteristics of SDNs application value, implementation possibility, and necessity in operators are analyzed. After entering the 5G era, 5G services have surged, and traditional bearer networks have been unable to meet actual needs. Due to the network flexibility and other characteristics of the actual use of SDN technology, it is of great value to explore the application of this technology.
【Key words】: SDN;bearer network;operator

Software Dfined Networking-SDN 就是软件定 义网络,其特征是控制层与转发层的分离与实现集中控 制网络状态,以开放的变成接口,底层设施的使用逐渐 透明。在实际使用中运营商一般将承载网划分为传输 网、IP 承载网。SDN 是基于一种软件定义的技术,因 此也可以将其看作为新的网络组织方式。根据使用的不 同,组合架构方式也存在本质上的区别。在现代信息技 术的支持下,网络承载技术得以创新和发展,在社会背景下需求的增长刺激了技术创新,对社会发展起到积极作用。


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1 SDN 技术

SDN 的划分有狭义和广义之分,狭义上的 SDN 是指基于 ONF 定义下的 Openflow,该标准所提出协议 由基础层、网络层、应用层组成,共同组成的 SDN 在 控制层与基础设施层接口上设置了开放定义标准,该标 准针对南向接口 ;而应用层与控制层之间的北向接口并 没有做出对应要求,其结构如图 1 :


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图 1 SDN 架构体系
Fig.1 SDN architecture system
从广义上来看,广义上的 SDN 是开放结构实现的软 件可变成架构,是软件定义思想在网络架构上的延伸 [1]。 在实际使用中,SDN 在承载网中的运用可以提高链路整体运用效率,以及可以降低成本。

2 运营商 IP 运用 SDN 产生的影响

现阶段运营商 IP 承载网的流量转发协议框架实现需要大量技术作为支撑,如 BGP、MPLS 等,这一类传统的 TCP/IP 协议主要是以分布式路由计算实现,传统 的协议需要人工干预,网络协议部署在人为干预的基础 上配置完善流程,依靠高度精密计划来完成计算,这是 传统网络中“静态网络”的使用形式。随着互联网技术 的不断发展,网络传输需求量越来越大,接入量也会显 著增加,为应对网络流量实时、动态的变化,在规划阶 段,就应结合网络结构与设备能力的基础上,以满足也 业务需求为前提,充分考虑流量转发的需求。达到新时 期业务转发的需求,会造成非忙时网络效率低下影响使 用效率的现象出现。在网络中,PTN 网络是运营商 IP 使用承载网的代表,这种方式相对传统,在过去几年内 得到了较快发展,为满足需求人们建设了大量基站、集 客业务。这种方式使用所具备特征相对传统,如统计重 复运用、集中网管的特征,能够为电信级运营顺利开展 奠定良好基础。基于 SDN 技术是新时期互联网技术创 新,为服务提供基础,在体验服务背景下改技术的运用 与智能化发展相结合,致力于打造兼容、开放性平台。 传统 PTN 网络具备严格而精准、差异化承载能力,网 络也具备盈利能力特征。在 SDN 技术发展不断深入的 背景下,SDN 技术成为大多数运营商 IP 承载网是现阶 段人们选择的首要方向。 SDN 技术的发展,对 IP 承载 网产生了革命性的影响。主要体现在以下方面 :

(1)能够实现精简化的网络维护管理,基于 SDN 技术的构架下控制能力也会显著提升,IP 承载网借助 SDN 通过控制层面获取网络设备信息与运行状态,以 及对转发层实现自动调整,优化转发行为,这个过程削 减了人力干预,简化操作过程,整系统操作方式精简, 设备维护也更方便,成本也显著降低。

(2)提升链路实用性,链路转发效率也会显著提 高,网络建设成本也会显著降低。在使用 SDN 技术的 基础上,承载网可以凭借链路使用情况干预实际转发 量,链路利用率也会显著提升,这种需求下,网络建设 投入更精准,建设更具有可预见性,可以通过精细化管 理措施,降低了实际建设成本 [2]。

(3)承载能力越发精细。SDN 架构具备的开放性 特征让整个系统的开放性更强,借助精细化手段计算能 力也显著提升,可以结合用户需要提供服务,SDN 技术,能够让运营商的 IP 承载网在非忙时带来新的盈利 方向,根据时忙情况制定盈利手段,能够为特定业务的 开展提供网络承载方面的服务能力,在技术运营的基础 上,网络盈利性也随之提升,竞争力也随之提升。运营 商所构建的 SPTN 网络,是 SDN 技术运用在 PTN 承 载网的唯一典型,在运用上综合了技术优点,可以更好 实现智能化建设,信息集成也更便利,业务调整更灵 活,这种技术的运用促进了 IP 承载网络的平滑演进。 运营商 SPTN 的构成,主要是通过应用层、控制层、转 发层来实现 [3]。

3 SDN 技术的运用

在实际运用中,SDN 可以提高 IP 承载网转发诉速 率,整体利用率显著提升、传输容量也会显著提高。现 阶段不同运营商使用 SDN 技术的范围越来越光,运营 商通过网络流量峰值预测承载网路径、带宽,通过运行 状态来判断实际运行情况,由于路由器和交换机之间容 量为固定状态,当上行链路不通则会出现重复选择路 径、路径竞争情况,网络很难愈合,在运用中会出现 “重试”现象,该问题的出现影响了系统使用效率,网 络利用率得以显著降低。在引入 SDN 技术之后,该技 术的使用优势得以体现出来,如可以让网络具备组织、 需求全局化结构视图,在上述的情况出现之后系统可以 在最快速度之内自主计算路径,重新选择最佳路径传输 链路,也可以通过这种方式来界定网络行为,进而降低 带宽的保护效率,带宽保护设置率也可以降低。当网络 出现故障之后,可以根据 SDN 技术将流量切换到预设 网络通道内提升网络使用效率,网络收敛与利用率将会 提升 95% 以上。在一般模式下网络流量与数据处理凭借通信峰值来判断,通过端到端的通信峰值来设计网管 隧道网格,在引入 SDN 之后引入新的节点,在开放性 技术的支持下实现与 Open Flow 协议的交换。根据用 户需求而使用 SDN 控制器实现对网络容量配置实现链 路优化,通信性能也显著提升,整体上传输容量也会大 大提升 [4]。

现阶段运营商 IP 承载网所承载内容越发复杂,其 数据业务越发复杂,业务数据与应用层、服务层之间有 非常紧密地联系,但是缺乏更深层次的调整、平衡,从 而出现网络利用效率低下的情况。SDN 技术由于具备 包容性,其网络组织形式的全局性、视图性更明显,在 实际的使用可以下层信息反馈到应用层,因此将 SDN 技术融入到承载网中,系统整体利用效率也会显著提 升。在承载网范围之内,系统服务器可以通过服务器的可用性,根据实用性的需要、资源需求情况,让服务器 自主选择,合理分担服务器下的负载力。系统要想具备 分担、选择能力,网络环境的考量在整个系统运用的全 部考虑中,让系统在完成这些选择的时候会出现空闲情 况,从而导致链路出现拥堵的可能,这会严重影响到信 息的传输质量。基于 SDN 技术的曾在网络,在提供业 务服务的时候,不仅仅实现自主选择,而且也可以充分 里利用空白的服务器,实时感知控制器实际运用情况。 通过这种模式,可以在路径中选择更高容量路径传输的 目的,从而平衡端到端数据负载率提升业务服务效果 [5]。


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SDN 技术在 IP 承载网中的试用分析 :在 IP 承载 网上进行测试,运营商一方面可以积极探索 SDN 的运 用场景,也可以积极推进该技术与现有主流传输技术、 网络架构、运维之间的整合。在实际使用过程中可以主 动拓展运用技术,从而衍生出多维验证的功能。按照当 前的运营商架构来看,选择现实网络中所使用的设备型 号,确保系统所搭载的软件、硬件设备保持一致。在实 际使用过程中,将 SDN 技术在承载网上的基本试用, 满足当前运营商信息传输发展的需要,但是路由搜索、 业务发放、App 软件的交互性使用仍旧存在需要改善的 地方。这种模式下具体使用的表现仍旧存在部分问题, 如支持智能化的程度有限、特殊场景需要特定路由器的 导入,部分软件支持与提示方面仍旧需要不断优化,才 可以与当前发展需要相结合。

4 SDN 技术未来的发展演变

从实际运用分析来看,运营商的 IP 承载网有必要 借助 SDN 技术实现本身的优化, 由于该技术在使用过 程中,更新发展速度越来越快,其产品仍旧处于不断完 善的过程中,因此制定网络结构演变仍旧需要结合实际需要充分考虑,综合分析,结合发展动态、综合考虑性、安全性等因素,提出分阶段演进思路。第一阶段 :利用 现有技术、结合 SDN 技术,通过 IP 承载网的核心与骨 干部分布设与架构,通过优化现代网 BGP 路由实现对 链路的疏导,灵活的分析 [6]。通过对路径的全局优化分 析,系统内部流量与节点之间的转发更合理与均衡。第 二阶段,将 IP 协议与 SDN 技术融合,实现阶段性共 存,运营商 IP 承载网的可靠性、安全性要求很高,在 逐步验证优化基础上,BGP 等传统 IP 协议仍旧存在于承载网中,既保留了传统理由分布形式,仍旧以传统形 式进行计算,同时也会进一步提升安全性能方面的要 求。第三阶段,实现了基于 SDN 技术的架构,当 SDN 技术的发展成熟到一定阶段,而集中控制器与核心路由 器通过开放性接口接入,所有节点业务流量的转发都可 以得以优化,速率显著提升。基于 SDN 技术出发,其 可靠性、安全性得以充分验证之后,传统计算方式也会 将会从网络架构中剥离出去。

5 结语

综上,在当前研发运用中,使用 5G 技术已经成为 共识,如何在技术使用的基础上提高速率传输效率,以 及降低成本。在当前“互联网 +”背景下,运营商 IP 承载网的架构朝着更开放而更灵活的方向发展,基于传 统基础上实现创新发展,提高网络架构的运营成本,降 低网络架构建设成本,从而提高智能性特征。

参考文献

[1] 任锐,王杉杉.SDN技术在运营商IP承载网中的应用实践[J]. 数字通信世界,2019(9):189+215.
[2] 史冰.SDN/NFV技术在宽带IP城域网中的应用[J].中国新通 信,2019,21(20):101.
[3] 张宁,唐佳,刘识,等.软件定义网络在电力数据网中的应用方 式研究[J].电力信息与通信技术,2019,17(4):32-37.
[4] 张宁,唐佳,刘识,等.软件定义网络在电力数据网中的应用方 式研究[J].电力信息化,2019,17(4):28-33.
[5] 卓辉.面向5G回传承载需求的IPRAN网络演进方案探讨[J]. 通信电源技术,2019,36(5):194-195.
[6] 陆闻静,刘彤,刘贤松,等.智能化SDN波分网络部署研究[J]. 邮电设计技术,2019(1):26-30.

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来源:SCI论文网

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