SDN技术思考

SDN技术探讨•SDN产业背景•SDN演进现状•SDN发展思考•SDN技术应用目录23行业：互联网高速发展，不仅改变了通信产业，也正在改变整个社会通信：移动数据业务保持高速增长速度思维：互联网思维生产：物联网、智慧城市。。。•物联网作为国家战略不断深化•互联网产业借力通信业与传统行业深度融合，改变了传统行业的生产模式和效率•对于未来移动业务的发展趋势预测，全球多家咨询机构、设备制造商、运营商都做出了各自的判断：“未来10年移动业务发展将仍保持较高增速”生活：智慧医疗、数字家庭、远程教育•远程医疗、远程教育正在极大地改变资源使用方式，提升生活水平•随着移动互联网的发展，数字家庭有望迎来发展期•颠覆工业化思维•消费者已掌握主动权，用户至上的思维方式•“专注产品与服务的极致”与“优秀的社会化媒体营销”相结合SDN产业背景——技术生产力发展驱动替代运营商现有服务新型服务•支付业务•交通业务用户•微信等即时通信业务•IP电话业务•小米盒子和乐视盒子等视频业务OTTOTT服务的灵活性和免费性使用户大量增加。其中既有基于传统电信运营类型的服务，又有根据市场和用户的需求进行自主创新形成的新型服务。4SDN产业背景——互联网企业（ICP）优势•ICP思维模式和诉求：•更好的用户体验，更多的业务•管道方面：提升接入能力与接入效率、网络更稳定、高速•大数据方面：开放运营商接口，开发更多应用•社交娱乐业务•各类工具等运营商：业务增长乏力，增量不增收全球运营商都正在深陷“增量不增收”的漩涡。如荷兰皇家电信2011年第二季度的移动业务营收就下降了8.7%。近期，Verizon也因网络流量的大量消耗而阻止用户共享Wifi热点。流量漩涡问题突显国内情况同样不乐观，三大运营商极力推动数据业务的建设和渗透。随着移动互联网井喷式发展，OTT业务数据流量激增，导致运营商不断扩容，成本投增加，但是其在数据业务上尚未有明显收益回报。数据流量与运营商收入剪刀差不断增大。数据流量与电信运营商收入的剪刀差5用户数增长放缓ARPU值基本不变流量消耗激增预期收益19952020实际收入趋缓SDN产业背景——电信运营商困境长途传输网China169IP承载A网IP承载B网SR/BRASNGN业务控制2G/3G移动核心网DSLAM/OLT/AG分组传送网MSTP宽带IPTVVOIPWLAN2G基站数据专线3G基站骨干网城域网汇聚接入网OTN/WDM网络层次多、网络规模大可靠性、安全性要求高，要求冗余、备份运营商网络：结构复杂，设备种类繁多设备种类多、功能复杂、管理复杂网建成本高6SDN产业背景——电信运营商困境网运复杂多种厂家设备互联互通，缺乏统一的控制和管理，网络运维控制复杂化通信设备数量众多，选址困难，能源消耗扩大化IT业的生存法则是“快鱼吃慢鱼”，新业务上线时间只需几周，通信业的法则是“大鱼吃小鱼”，新业务上线需要一年甚至几年。7SDN产业背景——电信运营商困境运营商：业务被蚕食，业务周期长，竞争乏力8云计算技术发展对IT及通信产业产生了深远的影响产业链互相渗透云计算技术优势凸显：虚拟化发展息息相关AppleHP、IBM云计算开始落地，带来新的增长点•Gartner数据显示，2013年，云计算覆盖了保险、制造、销售、安防、教育、医疗、金融、石油石化和电力行业，市场规模达到1310亿美元•2015年，预计云计算市场规模将达到1800亿美元，增长37.4%。•云计算关键技术：虚拟化•通用的硬件，对硬件要求降低•服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化•效果：资源利用率大大提升•亚马逊、谷歌等成功案例AT&TVerizonNTT、CMCC、CU、CTC、CISCO、HW、ZTE、GOOGLE、Baidu。。BroadcomQualcomApple。。通信产业云计算产业云平台/云服务网络用户•业务平台/ISP需要通过网络为最终用户提供服务•分布式的云平台、云服务对网络提出了新的要求SDN产业背景——云计算技术发展•SDN产业背景•SDN演进现状•SDN发展思考•SDN技术应用目录9SDN（SoftwareDefinedNetwork软件定义网络）起源于美国斯坦福大学CleanSlate课题，源于对既有数据通信网络结构的改造和尝试。1）控制面和转发面的分离2）控制集中化3）使用广泛定义的(软件)接口使得网络可以执行程序化行为4）在园区数通网络和IDC中尝试应用2008年，以NickMckeown教授为首的课题研究组提出了OpenFlow的概念用于校园网络的试验创新，后续基于OpenFlow给网络带来可编程的特性，SDN的概念应运而生。2011年，开放网络基金会ONF成立，致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。10SDN演进现状——起源与兴起2012年，Google部署SDN,通过10G网络链接分布全球的12个数据中心，链路利用率从30%-40%提高到90%以上，标志着SDN技术开始商用。200620082009201020112012斯坦福Ethan项目组，提出网络流集中控制思想OpenFlow概念提出SDN入围technology十大前沿技术OpenFlowV1.0发布ONF成立谷歌效应推动SDN发展11SDN演进现状——起源与兴起谷歌案例分析•流量模式：自有业务，流量可掌控•网络应用：流量工程和网络监控•未解决数据中心面临的其他问题•冗余、广播风暴、存储网络速率匹配•复杂的网络配置：自动配置、性能管理、安全、计费•云数据中心带来的虚拟机迁移、虚拟机接入等问题12标准组织传统运营商受到通信业和IT业追捧新兴运营商新兴设备商传统设备商芯片厂商传统设备商-Cisco、Juniper、Ericsson、NEC-华为、中兴、烽火新兴运营商-Google、Amazon、Facebook-腾讯、百度芯片厂商-Intel、Broadcom新兴设备商-HP、IBM、Intel-BigSwitchNetwork、Vyatta、ExtremeNetworks传统运营商-AT&TVerizonNTT-中国电信、中国移动、中国联通标准组织-ONF、ESTI、IETF、ITU、CCSASDN演进现状——产业链追捧SDN几乎被各方一致认为是未来所有业务及承载网络发展的方向13传统网络设备网络功能虚拟化软硬件解耦硬件平台通用化2012年10月，13家运营商联合发布了NFV(网络功能虚拟化)白皮书，扩充了SDN的概念和内涵。SDN演进现状——NFV概念14NFV：网络功能虚拟化，NetworkFunctionVirtualization：运营商理想通过使用通用性硬件（如x86架构等）以及虚拟化技术，来承载很多功能的软件处理。NFV：是传统电信运营商借鉴了从园区数通网络中诞生的SDN的思想精髓，并针对自身网络建设、网络运维困境提出的解耦合方案。对运营商对狭义SDN概念的扩展和再定义。NFV的目标:软硬件解耦，硬件平台通用化SDN演进现状——NFV概念1）运营商网络全程全网的IP化是大势所趋2）SDN/NFV引导运营商走向全程全网的IT化数据层网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备控制层SDN控制器网络服务应用层上层应用南向北向SDN控制器网络服务东西向狭义SDN（基于openflow）广义SDN/NFV–软硬件解耦、硬件平台通用化–集中控制与分布转发–网络虚拟化–网络可编程15SDN演进现状——SDN/NFV理念但未来的SDN网络是否与当前理念一致，尚未可知16核心网3GPPIP网IETF光传送网ITU终端VCPEBBF•核心网控制面网元功能已经实现软件化，数据面虚拟化仍等待成熟•DT、沃达丰、AT&T、中移动等运营商开始进行核心网虚拟化的PoC测试•厂家积极推出虚拟化平台下的SDN网络管理插件产品•厂家积极发掘分组域网关控制转发分离架构潜力，研发原型系统•主要场景：虚拟化CDN、IPRAN、IPEdge•思科在2010年即提出了虚拟路由器方案•ETSINFV在2011年发布白皮书，定义的主要场景即为数据设备的虚拟化•传送网发展的关键技术在于光器件等物理技术的突破•在控制面上ASON、WSON等已经已经在向集中控制发展，符合SDN思路•SDN在IP与光协同方面带来新的思路，设备厂家、标准组织开始开展研究•2009年开始，西班牙、法电等提出VCPE，西班牙电信已经开展外场试点•BBF开展了标准研究，核心标准将于2014年结项运营商主导的NFV概念影响深远，各标准组织纷纷开展研究广义SDN/NFV的理念与原有网络技术发展的理念一致，是运营商关注的重点SDN演进现状——SDN/NFV业界发展•SDN产业背景•SDN演进现状•SDN发展思考•SDN技术应用目录17SDN提出的架构是否是未来网络的架构？现网如何向未来网络演进、共存？•目前SDN的研究还是在原有的网络架构下的局部SDN应用•架构明确是SDN发展的首要问题SDN网络架构下，网元之间的接口、协议？•OpenFlow是否能满足南向接口的要求，南向接口还有多种选择•北向接口、东西向接口目前还未标准化控制层承上启下很重要，控制层的SDN控制器是关键设备18SDN发展思考——面临问题关键问题1：目前各研究单位自行寻找切入点，标准体系尚未形成，甚至目标架构尚未明确19SDN发展思考——面临问题关键问题2：底层硬件解决方案存在分歧方案对比通用芯片针对SDN优化性能低，流表数等性能无法满足大网需求大批量生产的成本高于专用芯片定制灵活，目前商用SDN芯片均为通用芯片定制专用于Openflow的ASIC芯片性能高、体积小、功耗低研发成本巨大，Openflow等协议并不稳定目前还没有商用Openflow的ASIC芯片通用服务器目前在处理性能、功耗、设备体积、性价比等方面与传统网络设备比不具有明显优势专用设备性能高，稳定性好，可按需定制设备通用性差，私有协议导致异厂商设备互通困难、替换困难SDN有通用硬件和专用硬件两种解决方案通用硬件方案：通用芯片、通用服务器，其处理性能、性价比上与传统网络设备相比仍不具有明显优势专用硬件方案：专用芯片、专用服务器，有成本、通用性等问题设备厂商主导：•运营商不能获得SDN带来的好处：CAPEX下降、业务能力增强•网络受控于个别网络设备提供商，带来了性价比、安全等问题•开放的APP接口能力受控于第三方•运营商的管道运营能力削弱20SDN发展思考——面临问题关键问题3：运营商能否主导产业链（SDN控制器是关键）运营商主导：•运营商须自主开发、维护，不仅要有技术能力，更带来运营模式的转变•网络向更智能化发展•运营商必须转型、去电信化开放、开源：•类似于开源手机操作系统：安卓等•开放、开源带来极大的安全问题，网络将不再安全可靠•运营商很难保证网络的可靠性，管道能力下降SDN技术：网络虚拟、自动、开放、可编程大数据技术：对网络数据、业务数据、用户数据的精准分析与挖掘，实现精准营销和新的业务开发云计算技术：云计算平台与SDN北向的配合，实现真正的网络资源高效调度、业务灵活开发与开放硅光子技术：大幅度提升基础设施的能力、降低能耗、节约体积，网络向全光网发展……21SDN发展思考——面临问题关键问题4：如何实现与其它新技术的协同发展22判断1：目前来看，SDN是未来信息通信技术发展的重要方向•硬件通用•软件提供服务•虚拟化IT技术特点•软硬件解耦，硬件通用•集中控制与分布转发•网络虚拟化•网络可编程SDN特点•网络结构复杂•维护成本高•新业务提供周期长通信网络面临问题SDN发展思考——趋势性判断SDN的提出受IT思想的影响，力图解决通信网络面临的问题23传统设备商Cisco、Juniper巨大挑战引导SDN架构；密切跟踪SDN的发展IT厂商HP、IBM机遇积极推动SDN的发展；通过定制硬件设备+自研SDNOS的模式，快速提供全套SDN网络解决方案ICPGoogle最大获益者推动SDN发展和部署的核心力量；倡导硬件通用，开始为自己开发SDN应用，并定制个性化的SDN网络设备