【摘要】：隨著云網(wǎng)協(xié)同、霧計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等概念的提出,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量將快速的增長,大量設(shè)備可隨時隨地與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。寬帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也將從60多億人的連接增加到600多億物的連接。運營商IP城域網(wǎng)旨在支撐寬帶、視頻業(yè)務(wù),同時也需要隨業(yè)務(wù)需求的變化及應(yīng)用更新升級而不斷演進(jìn)。高帶寬、低時延、多連接、采用云化方式對外提供服務(wù),用戶端移動性、服務(wù)器端云化和數(shù)據(jù)海量化逐漸成為發(fā)展趨勢,這就導(dǎo)致運營商IP城域網(wǎng)在不斷擴(kuò)大覆蓋范圍,增強(qiáng)帶寬接入能力的同時,也要考慮未來網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式的轉(zhuǎn)變。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN由此而誕生,它不僅僅是一種技術(shù),更是一種理念和思想。本文首先介紹了軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的起源發(fā)展和國內(nèi)三大運營商針對SDN的演進(jìn)發(fā)展要求,運營商相繼發(fā)布了新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)白皮書,旨在推動運營商IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn),以迎接物聯(lián)網(wǎng)、云計算時代的到來。本文重點分析了當(dāng)前運營商IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及存在問題,隨著智能化設(shè)備的大規(guī)模接入網(wǎng)絡(luò),Session會話連接數(shù)的大幅度增加、網(wǎng)絡(luò)狀況的動態(tài)變化、IP協(xié)議的交互,導(dǎo)致IP城域網(wǎng)中路由器、交換機(jī)CPU計算處理能力成為瓶頸;隨著固網(wǎng)以及5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署試點,IP城域網(wǎng)中BRAS設(shè)備愈發(fā)龐大,且獨立部署、無法實現(xiàn)資源共享;隨著增值業(yè)務(wù)的部署以及多種業(yè)務(wù)的疊加開展,業(yè)務(wù)開發(fā)響應(yīng)周期長、能力弱,無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化控制。本文結(jié)合軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN技術(shù)特點以及SDN控制器、SDN交換機(jī)、OpenFlow、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),同時根據(jù)運營商IP城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型及流量分析,設(shè)計了符合運營商IP城域網(wǎng)發(fā)展的軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN方案,通過將路由器、交換機(jī)中管理和控制平面分離至基于X86架構(gòu)的虛擬化云資源池,用于各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的管理控制、策略下發(fā)、流程調(diào)度、路由選擇等,同時采用VM虛擬化技術(shù)實現(xiàn)資源共享,采用SDN控制器及北向接口實現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度開展,用戶自主隨選套餐。轉(zhuǎn)發(fā)平面依舊由路由器、交換機(jī)來承接,用于在IP城域網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)包信息的路由轉(zhuǎn)發(fā)。最后,通過對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置以及性能指標(biāo)的測試分析,驗證軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN部署的可行性。本文的研究有助于運營商IP城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),具有指導(dǎo)工程項目建設(shè)實施的意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.1
【圖文】：

圖 1.1 新型 IP 城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖層次化邏輯架構(gòu)：轉(zhuǎn)發(fā)、控制、編排層次化的邏輯架構(gòu)；控制層南向接口采用Openflow[6]；控制層北向接口采用 API。城域兩級數(shù)據(jù)中心架構(gòu)：城域數(shù)據(jù)中心由城域核心數(shù)據(jù)中心與城域邊緣節(jié)點組成；城域邊緣節(jié)點可由匯聚機(jī)房改造而成；城域邊緣節(jié)點與城域核心數(shù)據(jù)中心之間通過SDN 形成虛擬數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)資源共享，并面向客戶提供業(yè)務(wù)體驗?zāi)芰�。轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面向數(shù)據(jù)中心：城域網(wǎng)邊緣分布式轉(zhuǎn)發(fā)平面根據(jù)用戶/業(yè)務(wù)分流到城域網(wǎng)邊緣節(jié)點/數(shù)據(jù)中心；引入 OpenFlow 技術(shù)，關(guān)注端到云的業(yè)務(wù)通道[7]，傳統(tǒng)城域網(wǎng) BRAS 及 CR 作為底層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。1.3 課題的研究意義本課題為了解決網(wǎng)絡(luò)功能軟硬件之間的緊密耦合，硬件資源和虛擬資源獨立運行，不能實現(xiàn)資源共享等問題，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)速度、可靠性、能效以及安全性。本課題基本思想是將復(fù)雜的控制邏輯從交換機(jī)/路由器等設(shè)備中分離開來，通過軟件定義的方式

圖 2.1 IP 城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.1 所示，IP 城域網(wǎng)分為三層：包括核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)控制層和匯聚層。20 臺 CR 路由器作為各地市核心出口設(shè)備，用于匯聚轉(zhuǎn)發(fā)路由；業(yè)務(wù) BRAS/MSE 用于寬帶認(rèn)證、公私網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換等；匯聚層包括 92 臺匯T 的匯聚接入；附屬周邊網(wǎng)絡(luò)包括 IDC 網(wǎng)絡(luò)、天翼高清網(wǎng)絡(luò)以及 DPI、維支撐系統(tǒng)。營商 IP 城域網(wǎng)接入的用戶群體包括家庭寬帶用戶、IPTV 用戶、政企其中家庭寬帶用戶通過接入網(wǎng) PON 網(wǎng)絡(luò)--IP 城域網(wǎng)--骨干網(wǎng)/IDC 網(wǎng)IPTV 用戶通過接入網(wǎng) PON 網(wǎng)絡(luò)--IP 城域網(wǎng)--IPTV 區(qū)域邊緣節(jié)點 CDN 獲取直播、點播等視頻資源；政企客戶/LTE 通過無線網(wǎng)--IPRAN 網(wǎng)網(wǎng)/IDC 網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)資源。問題分析運營環(huán)境已逐漸開放，運營商之間也形成了激烈的競爭環(huán)境。用戶

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本文編號：2731247