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          SDN在通信網中的適應性研究

          2019-02-28 圍觀 : 評論 論文發表
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          王蒙,徐顯達

          [摘 要]近幾年來,為了適應國家的戰略發展,國家電網企業針對互聯網+技術不斷進行探索和改革,目前已經形成了小有規模的研究隊伍,同時還掌握了一些先進的研發技術。本文介紹了SDN技術,分析了目前通信網中的技術現狀,進一步探討了SDN技術在通信網中的適應性。

          [關鍵詞]SDN;技術;通信網絡;適應性

          doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.084

          [中圖分類號]TN915.853 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194(2017)08-0-02

          在過去的幾十年里,光纖通信網絡發展飛快。伴隨DWDM、OTW等設備的成功運用,光纖通信網絡得到了前所未有的發展。伴隨著通信網絡規模的擴大化、網絡結構和路由的復雜化,PCE技術得到了廣泛的應用,解決了路徑計算和路由自動分配的問題。目前,通信網絡技術朝著革命性的方向發展,承載的業務變化較大,傳統的網絡自動交換技術已然不能適應現代化的發展要求,亟待新技術系統來推動通信網絡的發展。

          1 SDN技術概述

          SDN屬于創新型網路技術,該技術的設計原理主要是針對傳統通信網絡中的兩個平面,即控制層和轉發層,并使這兩者處于分離的狀態,進而可以對網絡的可編程進行控制,如圖1所示。

          相關資料表明,SDN技術具有以下幾個方面的優點。一是網絡效率高。通過分離控制平面和轉發平面,使控制器能夠在宏觀的角度對網絡的運作狀態進行觀察,并且結合規則和要求對相關網絡設備實行傳達操作命令,進一步提高通信網絡的傳輸效率。比如Google公司通過采用SDN技術,選擇具有適應性的B4網絡架構,使全球骨干網絡鏈路的帶寬使用率提高了3倍以上,幾乎接近100%。二是網絡集中部署。SDN的控制平面具有完整的網絡視圖,起到集中配置的功效,不再需要對整個網絡進行繁瑣性的逐一更改。另外,正是SDN網絡設備達到了開放性的協議要求,導致運營商或者企業在擴大網絡中,不再受到設備供應商的制約。三是虛擬化能力更強。在通訊網中,計算能力及儲存能力逐漸實現了虛擬化的目標。通過SDN技術的支持,推動了通訊網絡能力虛擬化的形成,達到了較佳的性能與安全性隔離效果,進而為多樣化的業務體系提供優質差異性的服務。除此之外,SDN技術保證了通訊網絡的安全性,還提升了用戶的體驗值。具體視圖如圖2所示。

          2 光纖通信網絡技術現狀

          據調查,光纖通信網絡系統為多個單位提供了通信道基礎性服務,一般服務的對象以生產、銷售以及行政工作為主。目前,在電力光纖通信網絡系統中,還是以SDH/M STP為重要技術體制,有些地區已經選用了W DM/OTN組網技術,有的省級地區采用2.5/10 G SDH或者O TN,SD H技術創設骨干傳輸網。由此可以看出,大多數地區采取的組網方式仍然是以SD H環網技術為主。其中,在對環間業務進行調節中,通常利用大節點間設備的支路轉接功能來實現,一般情況下,其承載的業務類型較多,如行政電話、視屏監控、會議電視、自動化裝置信息、管理信息系統等。

          在當前的光纖通信網絡中,通信網絡設備種類多樣化,涉及SD H設備、PTN設備和OTN設備等,同時每個設備的組網方式比較獨立,很難對網絡資源進行統一調度,不利于形成有效的統一管理模式,并且不同的網絡通信設備在軟件與硬件方面,處于高度集中的狀態,從而形成較為封閉的網絡通信系統,導致其存在以下弊端。一是通信網業務缺乏更強的調度力及時效性。在通信網端到端業務配置中消耗的時間和精力多,要求投入大量的人力來進行合理的網絡資源分配,并且要求對光纖通信網絡的結構再次進行優化設計。二是針對運行的網絡狀態,難以準確且迅速做出一定的反應。如果發生故障,很有可能會導致全網癱瘓,恢復時間較長,且無法對光纖網絡的邏輯結構進行實時性或者動態性的轉變。三是網絡的靈活性不強。在通信網端至端業務配置時,容易產生阻塞,針對特殊的業務信息缺乏一定的承載力,使光纖通信網絡利用效果不顯著,同時提高了后期數據種類的增加難度。四是可擴展范圍不大。伴隨環網數量的增多,網絡資源形成了瓶頸的狀態,在擴大和優化網絡規模方面,需要大量的資金,應對復雜多樣的業務,光纖通信網絡難以滿足跨環大帶寬業務發展的要求。所以,如何解決傳統光纖通信網絡存在的問題,考察新技術的適應性,結合企業自身的發展情況采用SDN技術具有重要的意義。

          3 SDN在通信網中的適應性研究

          在光纖通信網絡中融入SDN技術的最重要目標是將控制層和傳達層分離,運用集中管理的手段、簡化復雜已有光纖網絡的方法以及管理私有控制協議的途徑,通過在應用層接口和開放網絡接口,使光纖網絡發揮可編程功能,進而實現“四個發展目標”,即促進未來數據中心互聯網的發展、網絡虛擬化、承載的業務靈活化、網絡及業務創新。另外,實施“三集五大”和智能電網建設,采用云計算技術以及物聯網技術等,促進傳統光纖通信網絡技術的革新,同時為SDN技術的引用打下堅實的基礎,使SDN技術能夠適應新形勢通信網絡的發展要求。筆者結合有關研究,得出SDN技術適用于以下幾個方面。

          3.1 適應于電網數據中心層

          目前,國家電網企業已經建好三大數據中心,并分布在北京、上海以及西安地區。而針對數據中心的內部,創新型技術SDN能夠對流量進行管理,并且可以利用虛擬化的手段對網絡進行切片,對多應用系統進行統一管理監控。然而在每個數據中心層面,都需要定期開展數據同步、進行備份以及推送流量。這時引用SDN技術,可以實現對每個數據中心虛擬化和智能化管控。具體來說,通過在電網數據中心出口處布置SDN網絡設備,管控帶寬利用率的狀態量,可以實時將數據傳輸到數據中心控制設備,控制器會結合優化知識,對不同數據中心的鏈路流量和業務流量進行統一調配,從而改善鏈路的利用效果。

          3.2 適用于骨干網層

          現階段,國建電網企業已經建好了非常大的行業專網,可以從多個方面對通信骨干網進行優化,如企業通過優化流量監控、網絡資源虛擬化配置以及差異化處理等方面,提高通信骨干網的傳輸力及管控力,同時能對企業的網絡資源進行有效利用。例如:在通信骨干網邊緣的適應性場景中,相關人員可以選用SDN技術,對很多臺邊緣設備進行虛擬化,虛擬成一臺設備,由骨干網層面的控制設備對用戶的業務屬性進行統一管理,進而達到流量控制和差異化處理的目的,同時骨干網邊緣設備僅僅承擔轉發數據的任務,使骨干網的運行效率及管控能力得到了極大的提高。

          3.3 適用于接入網層

          通信網中的接入網,具有海量節點和大量數據的特點。通過引用SDN技術,能夠對接入節點進行統一的管理及維護,為新業務的迅速部署提供便利。比如,在OLT(Optical Line Terminal)和海量遠端節點進行連接的過程中,采用SDN技術,這些節點能夠變成較大的虛擬化節點,使遠端節點的控制層發生上移的變化,并且上移到接入網的控制設備中,使全部的參數分配能夠下達到相應的虛擬節點,進一步將參數配置順利進行內部分解。另外,當有新的業務或者新的特定要求部署時,接入網的控制設備能夠直接對虛擬節點的流表進行配置,逐漸提升接入網層面部署的效率。

          4 結 語

          SDN技術在通信網中具有一定的適應性,可以達到當下互聯網發展的要求。與此同時,還有利于國家電網構建先進、完善、科學、統一、合理的通信網絡技術系統,促進我國通信網絡技術朝著智能化、帶寬化以及靈活化的方向發展。

          主要參考文獻

          [1]劉川,黃輝,喻強,等.基于SDN的電力通信集中控制高可靠性業務支撐機制研究[J].電力信息與通信技術,2015(12).

          《SDN在通信網中的適應性研究》原文作者:王蒙,徐顯達,該學術論文發表于:中國管理信息化 2017年8期

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