目前SDN已成為業(yè)界研究熱點(diǎn)，SDN是一種軟件集中控制、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放的體系架構(gòu)，核心思想在于控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、集中化控制、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)能力，其最大的價(jià)值在于提高全網(wǎng)資源使用效率，提升網(wǎng)絡(luò)虛擬化能力和加速網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新。中國(guó)移動(dòng)正在積極推動(dòng)基于SDN的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速部署和靈活調(diào)度、業(yè)務(wù)的快速上線和更新。SDN可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)、BRAS設(shè)備、骨干網(wǎng)等多種應(yīng)用場(chǎng)景。
基于SDN的云數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步演進(jìn)
將SDN應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中心，利用集中控制、能力開(kāi)放的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可提高整網(wǎng)資源調(diào)度的高效性，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的虛擬化能力，滿足虛擬機(jī)或是裸金屬服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心內(nèi)靈活創(chuàng)建、刪除或隔離等業(yè)務(wù)需求。自2014年起，中國(guó)移動(dòng)云數(shù)據(jù)中心規(guī)劃引入SDN進(jìn)行組網(wǎng)，目前SDN在云數(shù)據(jù)中心已經(jīng)大規(guī)模商用部署。
華三、中興、諾基亞、華為等傳統(tǒng)設(shè)備商及部分軟件提供商均有SDN數(shù)據(jù)中心成熟解決方案。經(jīng)過(guò)測(cè)試和實(shí)踐，SDN數(shù)據(jù)中心已能較好提供租戶VPC業(yè)務(wù)。但是，目前SDN網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性仍存在局限性，現(xiàn)網(wǎng)實(shí)施的多為單廠商私有方案，即同一資源池的SDN相關(guān)網(wǎng)元（包括控制器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、FW/LB等）均由單一廠商提供或單一廠商集成后提供，這種方式既不利于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的平滑擴(kuò)展，也難以引入競(jìng)爭(zhēng)加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展。立足于構(gòu)建數(shù)據(jù)中心高性能、高可靠和開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)提出數(shù)據(jù)中心端到端全面解耦方案。該方案通過(guò)制定控制器南北向標(biāo)準(zhǔn)接口，進(jìn)行控制器和SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（包括基礎(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和增值業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備）對(duì)接測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的全面開(kāi)放。數(shù)據(jù)中心端到端全面解耦方案如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)中心端到端全面解耦方案
標(biāo)準(zhǔn)化的接口模型
SDN數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵接口包括控制器的北向接口和南向接口。目前控制器和硬件交換機(jī)、SDN網(wǎng)關(guān)以及增值業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備之間的接口未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，成為制約數(shù)據(jù)中心開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。中國(guó)移動(dòng)結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)需求，基于OpenFlow定義的多級(jí)流表，首次提出SDN數(shù)據(jù)中心交換機(jī)OpenFlow TTP(Table Type Patten)轉(zhuǎn)發(fā)模型，定義控制器和硬件交換機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口。同時(shí)，通過(guò)制定控制器和SDN網(wǎng)關(guān)設(shè)備、防火墻以及負(fù)載均衡器設(shè)備的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心SDN網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放架構(gòu)。
自主研發(fā)數(shù)據(jù)中心控制器
軟件化的趨勢(shì)下，芯片和軟件是核心技術(shù)，掌握核心技術(shù)有利于匹配多樣化需求，實(shí)現(xiàn)功能定制化，提升運(yùn)維效率。從2014年開(kāi)始，中國(guó)移動(dòng)便嘗試基于開(kāi)源社區(qū)代碼自主研發(fā)數(shù)據(jù)中心控制器產(chǎn)品。數(shù)據(jù)中心控制器是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的核心控制網(wǎng)元，自研控制器一方面可以定制路由轉(zhuǎn)發(fā)功能和管理功能，提高網(wǎng)絡(luò)能力，另一方面結(jié)合自研控制器利用標(biāo)準(zhǔn)化的接口模型對(duì)接商業(yè)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，可促進(jìn)設(shè)備互通測(cè)試，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放。中國(guó)移動(dòng)自研數(shù)據(jù)中心控制器AERO沿用開(kāi)源OpenDayLight通用架構(gòu)，結(jié)合定制化開(kāi)發(fā)和相關(guān)代碼BUG修復(fù)，目前能夠支持中小型數(shù)據(jù)中心規(guī)模。
基于SDN的云數(shù)據(jù)中心互聯(lián)
目前數(shù)據(jù)中心間東西向流量占比迅速上升。SDN具有集中控制、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放化的特點(diǎn)，利用SDN，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)策略自動(dòng)化部署、二三層網(wǎng)絡(luò)按需配置、資源統(tǒng)一管理和調(diào)度等功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營(yíng)和運(yùn)維，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心互聯(lián)管道智能化。
多廠商數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案測(cè)試
目前業(yè)內(nèi)基于SDN的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)主流方案為EVPN+VXLAN，EVPN作為控制面協(xié)議，實(shí)現(xiàn)鄰居自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)端MAC/路由信息學(xué)習(xí)，基于用戶標(biāo)識(shí)生成轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)并轉(zhuǎn)發(fā)；轉(zhuǎn)發(fā)面采用VXLAN報(bào)文封裝，通過(guò)不同VNI標(biāo)識(shí)不同的租戶或業(yè)務(wù)。2016年底，中國(guó)移動(dòng)開(kāi)展了多廠商數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案成熟度測(cè)試，測(cè)試涵蓋主流設(shè)備廠商。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，同廠家基于SDN數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案基本成熟，部分缺乏自動(dòng)化開(kāi)通能力；異廠家基于SDN數(shù)據(jù)中心互聯(lián)二層方案互通成熟，三層方案互通存在問(wèn)題。針對(duì)自動(dòng)化開(kāi)通問(wèn)題，中國(guó)移動(dòng)制定了數(shù)據(jù)中心互聯(lián)接口規(guī)范，利用標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務(wù)的自動(dòng)開(kāi)通和部署；針對(duì)互通性問(wèn)題，中國(guó)移動(dòng)在標(biāo)準(zhǔn)層面作了嚴(yán)格規(guī)定，明確EVPN協(xié)議的路由類型，保證多廠商設(shè)備的互通性。
SDN數(shù)據(jù)中心互聯(lián)架構(gòu)
SDN數(shù)據(jù)中心互聯(lián)架構(gòu)遵循SDN通用架構(gòu)，分為協(xié)同層、控制層和轉(zhuǎn)發(fā)層三層。協(xié)同層通過(guò)北向接口接收上層業(yè)務(wù)需求，編排跨數(shù)據(jù)中心間互通需求并下發(fā)給各數(shù)據(jù)中心內(nèi)SDN控制器。同時(shí)，協(xié)同層需要調(diào)用骨干網(wǎng)WAN控制器下發(fā)差異化服務(wù)策略、流量調(diào)優(yōu)策略等。控制層包括DC控制器和WAN控制器，其中DC控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的VPC和業(yè)務(wù)鏈管理以及DC間EVPN協(xié)議相關(guān)配置，保證租戶跨數(shù)據(jù)中心端到端網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)互通；WAN控制器負(fù)責(zé)骨干網(wǎng)智能流量調(diào)度和關(guān)鍵業(yè)務(wù)質(zhì)量保證。轉(zhuǎn)發(fā)層包括DC內(nèi)網(wǎng)關(guān)設(shè)備及骨干網(wǎng)設(shè)備，DC內(nèi)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可根據(jù)DC控制器下發(fā)的策略完成DC內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)以及DC間的報(bào)文封裝、解封裝；骨干網(wǎng)設(shè)備根據(jù)WAN控制器下發(fā)的策略完成關(guān)鍵用戶/業(yè)務(wù)質(zhì)量保證?；赟DN的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 基于SDN的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)架構(gòu)
目前，基于SDN的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案已在部分移動(dòng)省公司進(jìn)行試點(diǎn)，并規(guī)劃用于中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)私有云商用部署。
基于SDN/NFV的轉(zhuǎn)控分離vBRAS架構(gòu)
電信網(wǎng)絡(luò)的IT化是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的趨勢(shì)，SDN和NFV作為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)IT化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)也逐漸走向成熟。BRAS設(shè)備由于兼?zhèn)銲P承載網(wǎng)的邊緣和用戶接入網(wǎng)關(guān)的雙重身份，功能復(fù)雜、數(shù)量眾多，是整個(gè)IP承載網(wǎng)IT化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵網(wǎng)元，也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)智能性、開(kāi)放性的核心載體。將SDN和NFV引入傳統(tǒng)BRAS設(shè)備，并結(jié)合CT和IT的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)移動(dòng)以TIC（電信集成云）為基礎(chǔ)，在業(yè)界提出了基于轉(zhuǎn)控分離的vBRAS架構(gòu)。
轉(zhuǎn)控分離vBRAS架構(gòu)
轉(zhuǎn)控分離vBRAS架構(gòu)的總體原則是：控制轉(zhuǎn)發(fā)分離，控制面集中化、云化、功能原子化，轉(zhuǎn)發(fā)面通用化，標(biāo)準(zhǔn)化南北向接口。
轉(zhuǎn)控分離vBRAS區(qū)別于傳統(tǒng)BRAS，具有轉(zhuǎn)發(fā)控制徹底解耦，集中化云化的控制面（BRAS-CP），多種形態(tài)、靈活部署的轉(zhuǎn)發(fā)面（BRAS-UP），標(biāo)準(zhǔn)化的南北向接口等多項(xiàng)特點(diǎn)。
轉(zhuǎn)控分離vBRAS系統(tǒng)包含BRAS-CP（Control plane）和BRAS-UP（User plane）。其中，BRAS-CP定位為用戶控制管理部件，負(fù)責(zé)用戶接入控制、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)、用戶會(huì)話及策略管理、地址管理及UP管理等功能；BRAS-UP定位為用戶策略執(zhí)行部件，負(fù)責(zé)用戶側(cè)流量轉(zhuǎn)發(fā)及流量控制等功能。其中對(duì)于云化的BRAS-CP，中國(guó)移動(dòng)將進(jìn)一步推動(dòng)其功能原子化，引入分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及異地容災(zāi)等相關(guān)技術(shù)。另外，中國(guó)移動(dòng)將持續(xù)推動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)面通用化發(fā)展，推進(jìn)UP統(tǒng)一對(duì)象化接口，開(kāi)放生態(tài)支持UP多形態(tài)演進(jìn)。NP、ASIC、P4等類型UP適合分布式部署；云化的X86 UP適合集中式部署。
轉(zhuǎn)控分離vBRAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
轉(zhuǎn)控分離vBRAS系統(tǒng)功能劃分如圖3所示，BRAS-UP中的管道類控制面功能（單播路由協(xié)議、組播路由協(xié)議等）已被納入城域網(wǎng)SDN Controller的功能范疇，會(huì)隨著SDN WAN的演進(jìn)逐步消失。
圖3 轉(zhuǎn)控分離vBRAS功能劃分
中國(guó)移動(dòng)已聯(lián)合華為、中興、華三、上海諾基亞貝爾、賽特斯及烽火通信，共同推進(jìn)轉(zhuǎn)控分離vBRAS技術(shù)的發(fā)展。目前，中國(guó)移動(dòng)已完成兩輪大規(guī)模實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，并在多省市展開(kāi)現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，預(yù)計(jì)2018年開(kāi)始正式商用。同時(shí)，中國(guó)移動(dòng)積極推進(jìn)轉(zhuǎn)控分離vBRAS架構(gòu)和接口的標(biāo)準(zhǔn)化工作，在IETF、BBF、ONF以及CCSA等國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)均進(jìn)行了相關(guān)立項(xiàng)和文稿發(fā)布。
其他
中國(guó)移動(dòng)新型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型還包括在傳輸網(wǎng)、骨干網(wǎng)等場(chǎng)景引入SDN，以技術(shù)平臺(tái)為單位引入SDN，不同技術(shù)平臺(tái)可采用不同的控制器和物理層設(shè)備，協(xié)同層根據(jù)業(yè)務(wù)需求統(tǒng)一調(diào)配全網(wǎng)資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于SDN開(kāi)放、靈活、智能的端到端新型網(wǎng)絡(luò)（NovoNet）。