[论文解读] 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 7

一句话总结

本文提出了一种适用于大规模广域网的运营商级拆分架构，通过递归控制平面和OpenFlow扩展，实现可扩展的分层SDN控制。该架构解决了弹性、OAM、能效以及与传统网络互操作等关键运营挑战，通过SPARC项目的工程技术评估和部署场景，证明了其在接入网和汇聚网中的可行性。

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

研究动机与目标

• 解决运营商环境下大规模广域网络的可扩展性和运营复杂性问题。
• 定义一种分层的、递归的控制平面架构，以高效管理分布式的网络单元。
• 扩展OpenFlow以支持运营商级需求，如弹性、OAM和能效。
• 实现与传统网络的无缝集成，并支持运营商环境中的服务创建和对等互联。
• 确保该架构满足运营商级性能和可靠性标准，适用于接入网和汇聚网的真实部署。

提出的方法

• 设计一种递归控制架构，通过分层堆叠的控制平面，将管理与控制功能分布到网络各层。
• 引入OpenFlow扩展，以支持开放性、虚拟化、OAM、弹性、引导启动、拓扑发现、服务创建、能效、QoS以及多层协调。
• 将网络管理功能与SDN控制集成，以支持端到端的服务提供和监控。
• 定义聚焦于服务创建和与传统网络互连的部署场景，包括对等互联机制。
• 通过SPARC项目的真实用例，评估该架构是否满足运营商级需求。
• 利用欧盟FP7 SPARC项目的技术交付物D3.3作为公开规范，以确认其标准化准备度和部署可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过分层的、递归的控制平面架构实现在大规模广域网络中的可扩展管理？
• RQ2 为支持运营商级运营需求（如弹性、OAM和能效）需要哪些OpenFlow扩展？
• RQ3 该拆分架构如何与传统网络互操作，并在多运营商环境中支持对等互联？
• RQ4 在SDN增强的接入网和汇聚网中，可扩展性、可管理性和运营复杂性之间存在哪些技术权衡？
• RQ5 所提出的架构在多大程度上满足运营商级标准的可靠性、性能和服务提供能力？

主要发现

• 递归控制平面架构实现了跨多个网络层级的可扩展、模块化控制分发，减少了集中化瓶颈。
• SPARC项目测试平台已正式规范并验证了用于OAM、弹性及能效的OpenFlow扩展。
• 通过定义明确的对等互联和互操作机制，该架构支持与传统网络的无缝互操作。
• SPARC项目中成功演示了服务创建和配置工作流，展示了端到端自动化能力。
• 该拆分架构经真实部署场景验证，满足接入网和汇聚网的运营商级可扩展性要求。
• 该解决方案作为欧盟FP7 SPARC项目的技术交付物D3.3公开发布，证实了其标准化准备度和技术成熟度。