基于sdn弹性网络架构及应用探索 - dimpt. · pdf file1.1 业务需求分析...

邮电设计技术/2016/05

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收稿日期：2016-04-10

基于SDN弹性网络架构及应用探索

关键词：SDN；智能专线；互联网化

doi：10.16463/j.cnki.issn1007-3043.2016.05.015中图分类号：TP393.03

文献标识码：A

文章编号：1007-3043（2016）05-0069-06

摘要：在互联网技术应用不断发展的同时，对于产品的互联网化概念也日益被各行各

业所重视与接受。主要介绍了上海联通通过引入SDN技术，在现网部署弹性

网络架构，提供智能专线产品，以互联网化的方式为集客运营提供专线+云资源

弹性调度、一站式编排、自动开通等一整套智能专线解决方案，支撑集团客户电

商化产品的创新。

Abstract：With the rapid development of Internet technology application，the product“Internet”concept is accepted gradually by many

manufacturers. It introduces the deployment of flexible network architecture in Shanghai Unicom network with SDN technolo-

gy，providing intelligent data line products. This intelligent data line solution includes flexible scheduling，pipeline-cloud one-

stop arrangement，automatic service delivery. This innovation can supports enterprise customer make their orders on line，im-

proving customer experience as well as saving the cost of maintenance of telecom operators.

Keywords：SDN；Intelligent data line；Internet-enabled

0 前言

为了助力智慧城市建设，提供灵活高效业务支

撑，上海联通2015年与智慧园区合作创新，推进网络、

宽带建设，推动各类新技术在园区的运用，满足入驻

客户个性化要求。为了支撑公司从CT到 ICT的业务

转型，网络公司提出互联网化网络转型的改革思路。

计划通过搭建SDN网络架构和一体化运维支撑体系，

以互联网化的方式为集客运营提供管+云资源弹性调

度、一站式编排、自动开通等一整套智能专线解决方

案，支撑公司集客电商化产品的创新。

1 研究背景

2008年以来，我国 ICT市场一直保持较高的增长

率，高于GDP增幅。 IDC预计，到 2020年，中国 IT与

CT服务市场将双双达到 3 000亿美元，2013—2020年的年均增长达到 7.0%。上海市战略规划提出建设国

际水平的信息基础设施体系，提升城市运行效率。在

智慧社区、安全应急、智慧交通、数字文化、电子政务、

环境监测等多领域助力城市全面提升智能化水平，行

业信息化应用热点领域不断涌现。在面对OTT的颠覆

挑战时，运营商决定发展其 IT能力，但最终仍然难以

与OTT竞争。最终意识到转型变革必由之路：必须回

归管道本质，走竟合之路。业务转型不仅仅 IT基础设

施云化，还有CT基础设施的软件定义化，不断提高企

业客户产品形态的云化程度和云化产品收入占比，以

及企业客户渠道的电商化程度。网络转型要以效率、

成本为第一出发点，支撑业务转型，网络演进方向是软

件主导、灵活高效、以客户需求为导向，构建弹性的融

合网络。2015年网络转型目标是探索互联网化网络

卢琰琳，刘彤，韦巍，范纪明（中国联通上海分公司，上海 200050）Lu Yanlin，Liu Tong，Wei Wei，Fan Jiming（China Unicom Shanghai Branch，Shanghai 200050，China）

Explore on Flexible Network Architecture and Application Based on SDN

电信传输Telecommunication Transmission

卢琰琳，刘彤，韦巍，范纪明基于SDN弹性网络架构及应用探索

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2016/05/DTPT

架构，实现网络架构的集中化、扁平化、软件化、弹性

化。

1.1 业务需求分析

根据上海联通战略规划，在未来3年内，集客业务

聚焦重点行业，实现产品形态的“云化”，提供产品服务

能力的“ICT融合化”，销售、服务、运作模式的“电商

化”。 2015年业务转型的目标是集客产品云化，用户

需求可订制化，增强用户需求的弹性，快速响应客户需

求。

需求一：专线业务。设计基于云计算和SDN架构

的产品体系，从传统的点到点的固定带宽、固定接入

组网结构向云化后可按需灵活调整的智能路由发展。

需求二：ICT融合业务。满足中型企业客户的弹

性的 IT与CT需求，通过网上商城，提供弹性可管理的

CT产品加微定制的 IT产品，实现 ICT融合产品。

需求三：电商化渠道。通过发展B2B电商渠道、发

展线上线下协同和运作模式实时化，提供客户实时响

应、按需定制的体验，实现从营销服务到生产能力的

互联化。2015年侧重实现固网业务的电商化，包括标

准产品在线订购、大客户自助服务、定制化服务。

1.2 可行性分析

通过对智慧园区的调研，了解目前集客业务的短

板：一是专线开通时间长；二是资源不能动态调整，增

值业务需要单独设备支撑；三是专线业务质量无法端

到端管控。随着互联网的快速发展，企业用户对运营

商的专线产品提出了新的需求，如快速开通，按需、动

态调整，动态叠加增值服务，ICT的融合等。

通过分析，确定现网部署 SDN架构，向试点园区

企业客户提供智能专线产品，实现电商平台统一业务

定制，云+专线一站式服务；专线快速发放，带宽动态

调整，增值业务硬件资源云化和动态叠加（FW功能、

安全组）；DC+专线业务的快捷交付。

园区选择。从客户需求、网络资源条件和可实施

性情况来看，选择嘉定物联网中心、宝山华滋奔腾、南

翔智地作为试点园区。

承载网络选择。现行承载技术：现有DC—企业、

企业—企业2类产品承载在基于TDM技术的MSTP网

络上，DIA互联网业务承载在 IP城域网上。

a）MSTP网络：业务QoS相对较好，但是网络弹性

无法实现，技术演进和投资受限。适用于QoS要求高、

业务类型需求相对固定的场景，建议应用于承载“金

融、政企”类型互联业务。

b）IPRAN网络：业务QoS相对一般，用户需求需

要引导，但网络弹性功能强，且符合今后技术发展趋

势。适用于QoS要求一般，业务类型灵活多变，存在弹

性需求的场景，主要应用于承载“中小企业用户”类型

互联业务。

弹性网络承载选择。2015年智能专线实现DC—企业、企业—企业2类产品，并且建立承载在 IPRAN网

络。

2 部署SDN化网络架构

搭建SDN+云+能力开放网络架构，向智慧园区提

供企业—企业、企业—云、企业互联网业务的智能专线

产品。在业务侧实现客户线上自助订购、自动开通、带

宽动态调整和增值业务动态叠加等功能。在网络侧实

现电商平台统一业务定制，云+专线一站式服务；专线

快速发放，带宽动态调整，增值业务硬件资源云化和动

态叠加（FW功能、安全组）。组网方案如图1所示。

2.1 接入侧

接入侧部署用户驻地设备（CPE），实现企业网络

的接入，CPE可分为2类。

园区汇聚型 CPE：汇聚型 CPE提供 240G的大容

量，可配置40个百兆、千兆自适应的光电接口，用于接

入企业内部网络，可充分满足汇聚业务流量的发展需

求。

单企业接入型CPE：单用户CPE具备4~8个百兆、

千兆接口，适合不同企业规模的接入。

本方案在3个园区各新增2台CPE（汇聚型），企业

对端新增 1台CPE（汇聚型），用于企业用户智能专线

（SDN、云+SDN）接入。

2.2 网络侧

在金桥三楼机房新增 ICT一站式编排系统 ICT-O、网络控制器SNC和一套流量监控系统。

2.2.1 SDN控制器

网络侧部署SDN控制器SNC负责CPE、VxLAN网

关的配置。可以实现智能专线的快速开通、动态调整

专线带宽，可根据企业用户需要快速叠加防火墙业务。

SNC实现网络资源统一协调及管理，协同云平台

实现业务和网络的自动化发放。

SNC北向通过Plug-in方式经Restful接口与Neu⁃tron（Openstack的网络功能组件）进行对接，获得用户

虚拟网络（Network/Subnets/Ports）等信息。根据用户虚

拟网络信息，经过动态计算，生成网络相关配置信息，



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并自动映射到物理网络，从而实现业务和网络的自动

化过程，完成虚与实的网络之间的转换。

SNC还对转发流表进行集中管理并下发，通过集

中表项下发及ARP代答等功能，减少虚拟网络二层广

播等行为。

网络控制器南向集中控制OVS NVE和物理VX⁃LAN 网关，通过OpenFlow向OVS NVE、VXLAN GW下

发OpenFlow流表（NVE业务流量转发所需的相关信

息）。SNC VxLAN网络框架如图2所示。

2.2.2 ICT-O系统

在SDN控制器SNC上层部署一套 ICT-O系统，用

于网络资源与业务统一编排，ICT-O可以实现端到端

协同管理，网络资源和云数据中心资源随需而动，业务

可编程，开放网络能力加速业务创新，助力运营商提升

管道和数据中心货币化能力。

2.3 云平台

新建云资源池：包括36台刀片服务器（支撑100台云主机，50T云存储，100个云桌面）；新增网络管理设

备：包括U2000网管系统 1套；新增网络配套设备：包

括防火墙设备、VXLAN网关、TOR交换机、核心交换机

NE40E。采用 OpenStack 技术实现云平台的开放解耦。

OpenStack 是美国国家航空航天局和 Rackspace 于

2010年合作研发的，以Apache许可证授权，并且是一

个自由软件和开放源代码项目。

OpenStack是架构开放、扩展性良好、支持多厂商

基础设施的统一平台，具有如下特点。

a）架构开放。北向标准OpenStack API，生态系统

丰富，不会绑定到一个厂家；Apache License允许随意

商业集成。

b）可扩展性好。较容易定制化增加新模块和服

务；级联后可构建大规模的云。

c）异构接入能力强。南向异构接入强异构hyper⁃visor（KVM/XEN/Vmware/LXC）、异构存储、异构网络、

异构物理设备。

d）参与者众多，发展迅猛，行业默认云平台。Bug响应快，每6个月发布一个版本。

2.3.1 云主机服务

图1 SDN网络架构示意图

新增链路升级新增

防火墙

服务器/存储

TOR（VLAN-VxLAN转换）

VxLAN网关

IP骨干网OTN骨干网

Openflow

VAS

业务转发器

核心汇聚

OTNIP城域网IP RAN

CPE（带VxLAN功能）

企业2

管道

南向接口传统配置接口

SNCNMSUtraffic

管道控制

ICT-O服开系统资管系统OSS

北向接口

能力开放平台

企业1

CPE（带VxLAN功能）接入



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云主机服务是基于云计算技术的数据中心基础设

施虚拟化租用服务。它通过虚拟化、自动化等云计算

关键技术动态调配各类 IT基础资源，提供包含CPU、

内存、系统磁盘、操作系统、网卡、高可靠性功能等组合

而成的产品服务，并根据其承载的业务提供不同规格

的云主机产品，客户可根据其应用的需要按需购买、按

使用付费。

除基本的云主机服务外，还提供相关的增值服务。

a）云硬盘。云硬盘是一种基于存储网络的、可弹

性扩展的、可由云主机进行管理和使用的原始块存

储。云硬盘挂载进云主机后的使用方式与现有普通硬

盘的使用方式完全一致。本方案中可以创建多种容量

的云硬盘。一个云主机可以挂载多个云硬盘，但同一

块非共享型云硬盘不能同时挂载在多个云主机上。当

前按需云硬盘可以在满足同一可用性区域条件下随意

挂载，包年/月暂不支持随意挂载。

b）公网 IP。用户完全独占的互联网公共 IP地址，

支持NAT。公网 IP与云主机绑定交付，1台云主机可

绑定1个或多个公网 IP，公网 IP将云主机发布给 Inter⁃net，供用户访问。用户可将已购买公网 IP绑定到云主

机上、从云主机上解绑公网 IP、直接释放公网 IP，1个

公网 IP同一时间只能绑定1台云主机。

c）虚拟防火墙/VFW。通过将硬件虚拟成多个防

火墙，每个租户能够申请 1个或者多个虚拟防火墙。

租户可以自定义配置ACL。满足不同租户对安全不同

的需求。虚拟防火墙业务是运营商为租户提供的一个

安全增值服务，它可以为租户提供可配置、可自定义化

的网络防火墙功能，具有一般防火墙的功能。为租户

提供一个可靠的安全防护层，将用户在云中的资源保

护起来，不受外界的攻击，同时能够自定义策略让合法

的用户以及行为访问云中的资源。用户可通过自助服

务申请虚拟防火墙业务，数分钟完成部署并启用。

d）安全组。不同安全组策略数量的安全组资

源。为用户提供基于安全组策略的安全规则服务。用

图2 SNC VxLAN网络框架

服务器

基础网络

网络控制层

协同层

业务呈现层

Server-2VM4VM3

v SwitchNVE1OVS NVE

TOR1 TOR2TOR NVE

L3 NetworkVxLAN GW1FW1

OpenFlow APICLI/SNMP

SNCNetconf

NetMatrix

RESTful APIPlugin/Driver

NeutronNovaCinderopenstack-

RESTful APIWeb Portal /APP Portal

VxLAN GW2 FW2

NVE2

v SwitchVM2VM1

Server-1

CLI/SNMP



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户通过 portal进行安全规则的配置后，将安全规则通

过接口向资源池系统发送相关指令，资源池系统记录

安全规则，并将安全规则配置应用到安全组中。

2.3.2 云桌面服务

将传统的基于PC主机的桌面操作系统迁移至云

端，由云资源池代替PC主机提供桌面运行所需要的计

算、存储等资源，终端设备只负责远程接入和屏幕信息

的刷新，从而使操作系统桌面与终端设备实现了分离，

使桌面可以得到统一的部署、维护和管控。提供的功

能如下。

a）支持多种虚拟桌面安全认证方式。

b）管理系统三员分立、分权、分域管理。

（a）支持虚拟桌面管理系统状态监控。

（b）文字图像无损压缩，虚拟桌面高清显示。

（c）音频场景智能识别，语音高音质体验。

（d）虚拟桌面视频帧率自适应调整，视频流畅播

放。

（e）支持Web模式远程维护管理。

（f）支持虚拟桌面定时批量维护。

（g）支持软硬件统一管理、统一告警。

（h）支持虚拟桌面按需配置调整（CPU、内存、硬

盘，重启生效）。

2.4 管云一体化运维支撑系统

通过运维支撑系统南向打通SDN控制器的接口，

实现管云资源统一编排、数据统一制作、自动资源调

度、自动数据制作；北向打通与电商平台的接口，实现

智能专线+云产品一站式在线订购，企业对自己订购

产品的DIY进行配置与管理。支撑系统改造内容见表

1。3 基于SDN+云+能力开放的智能专线应用

3.1 能力开放与电商平台实现能力聚合与线上运营

3.1.1 互联网化运营，销售服务渠道转型

整合内外部运营资源，构建互联网营销与线上自

助式服务能力；从线下、封闭的传统渠道向全渠道O2O转型，增加线上渠道销售占比。

3.1.2 能力开放与电商平台实现能力聚合与线上运营

提供标准的基座API，与既有园区门户、社区门户

对接，贴近最终用户，多渠道销售；提供政企客户、合作

伙伴（业务提供商 SI、代理商 SA）、上海联通等 3类入

口，实现政企客户在线注册、在线订购、在线付费、在线

业务发放、在线自助管理、SI/SA在线业务管理和用户

管理。能力中心提供原子能力、能力网关、能力封装、

呈现与能力运营支撑。

3.1.3 管云产品融合开拓新业务市场

向智慧园区提供企业—企业、企业—云、企业互联

网业务的智能专线产品，实现用户线上自助订购（2天→当日）、分钟级自动开通（3天→15 min）、按天灵活

调整、智能专线+云产品一站式在线订购、企业对自己

订购产品的DIY进行配置与管理。

3.2 专线+云产品一站式发放

通过 ICT-O一站式开通系统、SDN激活系统、云产

品激活系统，实现 ICT一站式开通（智能专线+云主机、

智能专线+云桌面）、专线带宽动态调整、云资源按需

自动扩展、增值业务自动开通，自助配置。专线+云一

站式发放流程如图 3所示。智能专线与传统DPLC专

线从订购到开通环节对比如图4所示。

3.3 智能专线和传统专线的试点效果对比

通过 SDN化改造技术，实现网络控制承载的解

耦。从运维效率层面看，实现全局智能调度、简化运维

图3 专线+云一站式发放示意图

表1 OSS系统改造表

OSS系统

服务开通系统

资源管理系统

Telco OS 及uTraffic

改造内容

① 接受电商&能力开放平台订单② 对接Telco OS，分解订单，下发工单③ 实现城域网/IPRAN网络的自动配置激活

① 新增 IPRAN上的L3VPN、CPE、VxLAN的资源管理② 实现智能专线资源预判能力，订购查询CPE可用情况

① IPRAN上的L3VPN的资源自动分配② CPE和VxLAN专线配置自动下发③ 专线业务质量可视

云产品开通云产品激活系统

智能专线开通SDN激活系统

新建利旧

云资源管理与开通，SDN智能专线，云产品统一编排

ICT-O一站式开通系统

IPRAN网络L3VPN开通

综合网管系统

CPE、瘦终端

线下工单开通

企业自服务对订单进行拆单、合单

服务开通系统

CT资源的管理

资源管理系统

BSS老产品计费合账管理

上海联通合作伙伴政企客户

能力开放与电商平台



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和提升资源利用率。从业务感知层面看，实现业务自

动化开通，满足客户实时、在线、按需、DIY的体验需

求，业务部署时间从天缩短到分钟，有力支撑了集客业

务电商化、弹性化、ICT融合化转型需求。

参考文献：

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邮电设计技术，2013（6）.

作者简介：

卢琰琳，硕士，主要从事上海联通网络演进规划设计、新技术应用工作；刘彤，高级工程

师，硕士，主要从事上海联通网络与运维体系转型战略研究、网络与运维体系转型框架

设计工作；韦巍，学士，主要从事上海联通网络与运维体系演进路线规划设计工作；范纪

明，学士，主要从事OSS系统规划、设计与开发工作。

图4 智能专线与传统DPLC专线从订购到开通环节对比

·自动配置 IPRAN·云业务开通·SDN专线配置

·自动专线资源分配·自动 ICT资源编排

·电商订购·人工质检

n min数据制作<1 min当日

智能专线+云业务

·硬件连接·数据制作

·创建虚机·配置网络

·人工受理·纸件合同

数据制作2天业务受理

云业务

·人工设备配置·人工资源核查·人工资源分配

·人工受理·纸件合同

1天传统DPLC专线

资源调度 2天

数据制作2天业务受理 1天云和专线集成

业务受理资源分配

1 h

中国电信丝路经济带云基地揭牌运营：

近日，中国电信丝路经济带云基地揭牌

运营。同日，中国电信新疆公司发布了

天翼云、物联网、社区信息化、手机办公、

云堤、智慧舆情、手机管家等 7 个互联

网+新疆新产品。

中国电信丝路经济带云基地位于新

疆昌吉市南部，机房总面积 4.5万m2，将

建成机架10 000个，具备国际T3级标准

的数据中心。

该基地包括数据中心、创新孵化器、

动力机房3个功能区，以及智能大棚、智

能家居、智能停车场3个示范区。（田军）

中国电信启动 2016 年 100G DWDM/

OTN设备集采：中国电信日前官方消息

显示，2016 年 100 Gbit/s DWDM/OTN 设

备集中采购工作已经正式启动。

本次采购规模约3 950个100 Gbit//s线路侧端口及相应的客户侧端口与公共

单元。2015年年底中国电信刚刚完成

了一次规模庞大的 100 G设备招标，包

括 26条 100 G传输链路，主要用于长途

传输网新建工程。

（田军）

Facebook近日表示，该公司正在测

试2种新的旨在提升高速无线网络容量

和覆盖范围的网络技术。第一种是Ter⁃ragraph，该技术使用WiGig WiFi标准在

城市环境中提供千兆带宽。Facebook目

前正在其总部测试 Terragraph 技术，并

计划在加州圣何塞市进行现网试验。第

二种网络实验是 Project ARIES(AntennaRadio Integration for Efficiency in Spec⁃trum)。Project ARIES 基于 MIMO，使用

96根天线和空间多路复用技术在同一

频率上同时传输24段数据流，以此来提

升频谱和能源效率。Facebook将ProjectARIES视作在农村地区提供广域移动覆

盖的一种方法。（郑海）

Facebook进行无线宽带试验

中国电信信息



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