[論文レビュー] Split Architecture for Large Scale Wide Area Networks

Wolfgang John, Alisa Devlić+14 more|arXiv (Cornell University)|Feb 6, 2014

Software-Defined Networks and 5G参考文献 11被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、大規模広域ネットワーク向けにキャリアグレードのスプリットアーキテクチャを提案し、再帰的制御プレーンとOpenFlow拡張機能を用いてスケーラブルで階層的なSDN制御を実現する。リーダンス、OAM、エネルギー効率、レガシーネットワークとの相互運用性といった主要な運用課題に対処し、SPARCプロジェクトの技術的評価と展開シナリオを通じて、アクセスおよびアグリゲーションネットワークへの実現可能性を示している。

ABSTRACT

This report defines a carrier-grade split architecture based on requirements identified during the SPARC project. It presents the SplitArchitecture proposal, the SPARC concept for Software Defined Networking (SDN) introduced for large-scale wide area networks such as access/aggregation networks, and evaluates technical issues against architectural trade-offs. First we present the control and management architecture of the proposed SplitArchitecture. Here, we discuss a recursive control architecture consisting of hierarchically stacked control planes and provide initial considerations regarding network management integration to SDN in general and SplitArchitecture in particular. Next, OpenFlow extensions to support the carrier-grade SplitArchitecture are discussed. These are: a) Openness & Extensibility; b) Virtualization; c) OAM; d) Resiliency approaches; e) Bootstrapping and topology discovery; f) Service creation; g) Energy-efficient networking; h) QoS aspects; and i) Multilayer aspects. In addition, we discuss selected deployment and adoption scenarios faced by modern operator networks, such as service creation scenarios and peering aspects, i.e., how to interconnect with legacy networks. Finally, we indicate how our SplitArchitecture approach meets carrier grade scalability requirements in access/aggregation network scenarios

研究の動機と目的

• キャリア環境における大規模広域ネットワークのスケーラビリティと運用複雑性を解決する。
• 分散ネットワーク要素を効率的に管理するための階層的で再帰的な制御プレーンアーキテクチャを定義する。
• リーダンス、OAM、エネルギー効率といったキャリアグレード要件をサポートするため、OpenFlowを拡張する。
• レガシーネットワークとのシームレスな統合を可能にし、オペレータ環境におけるサービス作成とピアリングを支援する。
• 実際の展開に適したキャリアグレードのパフォーマンスと信頼性基準を満たす。

提案手法

• 複数のネットワークレイヤーにわたる管理および制御機能を分散化するため、階層的にスタックされた制御プレーンを備えた再帰的制御アーキテクチャを設計する。
• オープンネス、仮想化、OAM、レジリエンス、ブートストラップ、トポロジ発見、サービス作成、エネルギー効率、QoS、マルチレイヤー連携をサポートするOpenFlow拡張機能を導入する。
• SDN制御とネットワーク管理機能を統合し、エンドツーエンドのサービスプロビジョニングおよび監視を支援する。
• サービス作成とレガシーネットワークへの接続を焦点とした展開シナリオを定義し、ピアリングメカニズムを含む。
• SPARCプロジェクトの実際のユースケースを用いて、キャリアグレード要件を満たすかを評価する。
• EU FP7 SPARCプロジェクトの成果物D3.3を標準化および展開準備のための公開規格として活用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 階層的で再帰的な制御プレーンアーキテクチャは、大規模広域ネットワークにおけるスケーラブルな管理をどのように実現できるか？
• RQ2 リーダンス、OAM、エネルギー効率といったキャリアグレードの運用要件を満たすために、OpenFlowに必要な拡張機能は何か？
• RQ3 スプリットアーキテクチャは、レガシーネットワークとどのように相互運用し、マルチオペレータ環境におけるピアリングをサポートできるか？
• RQ4 SDNを活用したアクセスおよびアグリゲーションネットワークにおいて、スケーラビリティ、管理性、運用複雑性の間にはどのような技術的トレードオフが存在するか？
• RQ5 提案されたアーキテクチャは、信頼性、パフォーマンス、サービスプロビジョニングの観点から、どの程度キャリアグレードの基準を満たしているか？

主な発見

• 再帰的制御プレーンアーキテクチャにより、複数のネットワークレイヤーにわたりスケーラブルでモジュラーな制御配布が可能となり、中央集権的ボトルネックが軽減される。
• SPARCプロジェクトのテストベッドにおいて、OAM、レジリエンス、エネルギー効率のためのOpenFlow拡張機能が形式的に規定され、検証された。
• 定義されたピアリングおよび相互運用メカニズムを通じて、レガシーネットワークとのシームレスな相互運用性が実現された。
• SPARCプロジェクトにおいて、サービス作成およびプロビジョニングワークフローが成功裏に実証され、エンドツーエンドの自動化能力が示された。
• 実際の展開シナリオによる検証を通じて、スプリットアーキテクチャがアクセスおよびアグリゲーションネットワークにおけるキャリアグレードのスケーラビリティ要件を満たしていることが確認された。
• 提案されたソリューションは、EU FP7 SPARCプロジェクトの公開成果物（D3.3）として発表され、標準化の準備が整っており、技術的成熟度が裏付けられた。