[논문 리뷰] Split Architecture for Large Scale Wide Area Networks

Wolfgang John, Alisa Devlić외 14명|arXiv (Cornell University)|2014. 02. 06.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 11인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 대규모 광역망을 위한 통신사 수준의 분할 아키텍처를 제안하며, 재귀적 제어 평면과 OpenFlow 확장 기능을 통해 확장성 있고 계층적인 SDN 제어를 가능하게 한다. 이는 복원성, OAM, 에너지 효율성, 레거시 네트워크와의 상호운용성과 같은 핵심 운영 과제를 해결하며, SPARC 프로젝트의 기술 평가 및 구현 사례를 통해 접근망과 집계망에서의 실현 가능성을 입증한다.

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

연구 동기 및 목표

• 통신 환경에서 대규모 광역망의 확장성과 운영 복잡성을 해결한다.
• 분산된 네트워크 요소를 효율적으로 관리하기 위해 계층적이고 재귀적인 제어 평면 아키텍처를 정의한다.
• 복원성, OAM, 에너지 효율성과 같은 통신사 수준의 요구사항을 지원하기 위해 OpenFlow를 확장한다.
• 레거시 네트워크와의 원활한 통합을 가능하게 하고, 통신사 환경에서 서비스 생성 및 피어링을 지원한다.
• 실제 구현에 적합한 통신사 수준의 성능과 신뢰성 기준을 충족시킨다.

제안 방법

• 다중 네트워크 계층에 걸쳐 관리 및 제어 기능을 분산시키기 위해 계층적으로 스택된 제어 평면을 갖춘 재귀적 제어 아키텍처를 설계한다.
• 개방성, 가상화, OAM, 복원성, 부팅 프로세스, 토폴로지 탐지, 서비스 생성, 에너지 효율성, QoS, 다중 계층 간 조율을 지원하기 위해 OpenFlow 확장을 도입한다.
• SDN 제어와 네트워크 관리 기능을 통합하여 종단 간 서비스 제공 및 모니터링을 지원한다.
• 서비스 생성 및 레거시 네트워크와의 상호운용성에 중점을 두고, 피어링 메커니즘을 포함한 구현 사례를 정의한다.
• SPARC 프로젝트의 실제 사용 사례를 기반으로 통신사 수준의 요구사항을 평가한다.
• 유럽 연합 FP7 SPARC 프로젝트의 제출물 D3.3을 공개 사양으로 활용하여 표준화 및 구현 준비성 확보

실험 결과

연구 질문

• RQ1 계층적이고 재귀적인 제어 평면 아키텍처는 대규모 광역망에서 확장 가능한 관리 기능을 어떻게 실현할 수 있는가?
• RQ2 복원성, OAM, 에너지 효율성과 같은 통신사 수준의 운영 요구사항을 지원하기 위해 필요한 OpenFlow 확장 기능은 무엇인가?
• RQ3 분할 아키텍처는 레거시 네트워크와 어떻게 상호운용하고, 다중 통신사 환경에서 피어링을 지원할 수 있는가?
• RQ4 SDN 기반의 접근망과 집계망에서 확장성, 관리 용이성, 운영 복잡성 간의 기술적 트레이드오프는 무엇인가?
• RQ5 제안된 아키텍처는 신뢰성, 성능, 서비스 제공 측면에서 통신사 수준의 기준을 얼마나 충족하는가?

주요 결과

• 재귀적 제어 평면 아키텍처는 다중 네트워크 계층에 걸쳐 모듈러한 제어 분포를 가능하게 하여 중심 집중형 병목 현상을 감소시킨다.
• SPARC 프로젝트의 실험 환경에서 OAM, 복원성, 에너지 효율성에 대한 OpenFlow 확장 기능이 공식적으로 사양화되고 검증되었다.
• 정의된 피어링 및 상호운용성 메커니즘을 통해 레거시 네트워크와의 원활한 상호운용성이 보장된다.
• SPARC 프로젝트에서 서비스 생성 및 제공 워크플로우가 성공적으로 시연되었으며, 종단 간 자동화 기능을 입증했다.
• 실제 구현 사례를 통해 검증된 바에 따르면, 분할 아키텍처는 접근망과 집계망의 통신사 수준의 확장성 요구사항을 충족한다.
• 제안된 솔루션은 유럽 연합 FP7 SPARC 프로젝트의 공개 제출물(D3.3)로 발표되어 표준화 준비성과 기술적 성숙도를 확인했다.