SDN在数据中心和基础网络中的应用

       软件定义网络（SDN）是一种新型的网络架构，其设计理念是将网络控制平面与数据转发平面进行分离，并实现可编程化控制。SDN突破了传统运营商网络因协议标准化、设备专用化、能力封闭化而带来的制约， 降低了对专用硬件设备的依赖性，可以降低运营商庞大的支出。也正因为如此，业界对SDN的关注自2012年开始持续升温，并于今年展开了各种实际的探索和尝试。

IDC数据中心：

运营商引入SDN的突破口

IDC数据中心是运营商最有可能率先引入SDN的场景。对于运营商的数据中心，在同步、备份流量时，大部分情况下带宽利用率都很低，这就造成了网络带宽资源的浪费；对于ICP的数据中心，由于其流量主要集中在访问忙时，通常波峰比较集中，为保证流量峰值传输带宽，链路带宽只能更高，这就加剧了资源浪费。互联网厂商已经展示了成功引入SDN的案例。Google采用OpenFlow技术，通过10G网络连接分布全球的12个数据中心，提高网络的可用性和容错能力；通过周密的流量工程和优先次序工作，将链路使用率从平均的30%～40%提升至接近100%；在网络保障和故障处理方面，通过全球范围的网络拓扑和动态地改变故障时的路径。

运营商可以利用SDN实现数据中心网络资源池化及云资源的统一交付，优化数据中心链路利用率，具体的工作方式有以下三种：

第一，通过不同的数据中心资源的虚拟化，数据中心的网络能力可以合并为统一的网络能力池，在数据中心之间的互联网络上引入SDN，实现在同一个物理网络基础上，不同的数据中心业务流量的虚拟化承载。

第二，数据中心出口部署支持SDN技术的路由器设备，通过探针探测链路带宽利用率，并将结果反馈至SDN控制器，实时监控链路的带宽利用率和应用的流量。

第三，SDN网关采用跨数据中心集中部署的建设方式，集中控制各个数据中心出口的路由器设备，统一调配多个数据中心出口的链路。SDN网关根据当前的业务需求和链路情况调度流量，实现链路带宽资源的有效利用。

基础网络：

运营商应用SDN的关键

运营商引入SDN的关键是基础网络如何引入SDN。目前讨论比较多的包括城域网、传送网等引入SDN的技术和方案，而SDN在接入网中并没有成熟的应用前景。

1. 城域网

通过控制和转发的分离，城域网设备本身将更多关注在数据转发能力上，业务功能可以通过集中部署的控制器，实现对整个城域网的控制并实现城域网设备物理形态的归一化。

具体的典型应用有：

■利用虚拟化技术支持网络设备备份，并由SDN控制器统一管理，边缘设备只实现用户接入的物理资源配置。目前某些运营商基站回传设备就采用了该策略。当其中一台边缘路由器出现故障时，其他冗余的边缘路由器能及时替代原有设备投入运行，无需重建用户会话和重新下发用户属性，真正做到对最终用户的无感知切换。

■利用SDN北向接口开放API供第三方应用及自营应用平台调用。管道能力封装平台实现智能管道能力资源编排及业务统一控制，生成流量控制、带宽提速等策略，再送到业务控制器，业务控制器根据策略生成相应的转发流表，再通过标准接口下发给转发设备。

2. 传送光网络

传统的光网络基于固定速率的OTN接口、光层固定的频谱间隔以及逐层分离式管控，新增带宽基本采用滚动规划方式进行预测，业务调度主要采用OTN设备的ODUk交叉调度来实现，效率低下。

通过引入传送SDN，主要的价值在于：

■实现传送网从“人工静态网管配置”向“实时动态智能控制”的演进，提高业务开通速度，简化网络配置和运维。

■实现对多厂商设备和多层多域网络的统一控制和管理。

■通过提供新的网络能力和开放的北向接口，快速实现业务创新能力，如智能专线、虚拟传送网等业务。

3. IP+光协同工作

当前运营商网络中IP与传送各专业分工清晰，各自独立规划、设计、运维，缺少融合；资源重复投资，缺少协同，最终造成网络流量疏导不足，网络利用率低下。新的云时代对于运营商网络的需求是实现真实流量分析的模型、自动的网络调整、分钟级的响应时间和灵活的带宽颗粒。

从硬件上来看，如果把网络比作一台设备，那么路由器就是线路卡，光网络就是背板和交换网。IP/MPLS层起到业务发放和用户管理的作用，而光层完成流量的传送和保障可靠性的任务。从SDN 角度来看，初期IP层和光层各自的SDN控制器通过标准的接口互相协同，起到流量工程和多层优化的作用，后期IP层和光层将通过统一的控制器，统一控制IP层和光层不同的设备，完成所有的流量和策略任务。

探路与思索

过去，运营商传统控制层面是封闭的，技术体制由设备厂商把控，因而导致运营商对设备厂商极度依赖。现在，SDN有望彻底改变这一局面，因为SDN的控制层面是独立的，并实现了软件化，使运营商有机会获得控制层面。

不过，随着SDN的引入，运营商和互联网经营者在业务层面也将展开争夺。以Google为例，其部署SDN用于数据中心互联本质上是对OTT流量的承载，证明了SDN可以方便地使应用提供商进行网络组织和调度，降低其对运营商网络依赖度。

在为运营商带来机遇的同时，SDN由于彻底颠覆了现有电信网络的架构，因此对运营商的网络演进也带来了巨大挑战。

目前，SDN 的应用热点集中在IDC 数据中心；基础网络的虚拟化和软件控制SDN 化还需要运营商在标准化、系统和控制器研发、试验验证等方面加大力度，逐渐明确SDN在网络中引入的思路和步骤，逐渐将SDN以及虚拟化应用到骨干网和城域网中。

长远来讲，SDN有助于运营商重新获得对网络的主导和控制权，节省运营成本。

 

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