SDN助力新型
宽带网络的构建
唐雄燕 博士
中国联通网络技术研究院
2013年8日29日

内容
1. “宽带”发展基本趋势
2. 云服务：驱动宽带网络架构变革
3. SDN：助力新型宽带网络的构建

宽带网络支撑和服务业务应用，将随业务需求的变
革而不断演进，同时又深刻影响业务发展轨迹。
宽带网络：战略性公共基础设施
宽带网络是新时
期我国经济社会
发展的战略性公
共基础设施

通信业务模式与网络的演进
通信服务交互模式的变革
话音
P2P模式
CS模式
(Client-Server)
数据
P2P模式
CS模式
(Client-Cloud)
传统互联网 云服务互联网P2P
PSTN IP 新型网络（SDN）
话音通信
DSL/FTTx FTTH

宽带网络的发展趋势
更“快”：超宽带接入/传送/路由交换
 接入带宽：10M — > 100M — > 1G
 传送速率：100G — > 400G — > 1T
 路由平台：100G — > 400G —> 1T
 交换容量： T bps— > Pbps
更“强”：更智能，更健壮，更高效，更灵活
更“软”：软件定义
 网络弹性化：虚拟网络，灵活扩展，按需配置，差异服务
 管理自动化：高效管理，鲁棒性
 资源协同化：高效率，低能耗，泛在化
 硬件标准化：规模化，低成本

视频业务驱动互联网带宽爆炸式增长，
超级宽带势在必行
趋势1：超级宽带
1Gbps速率成为宽带接入新标杆
2012年7月26日，Google在堪萨
斯城推出1Gbps宽带服务，同时发
布Google光纤电视服务。
宽带中国战略：到2020年，50%的城市家庭用户达到
100Mbps，发达城市部分家庭用户可达1Gbps

移动互联网驱动移动宽带的迅猛发展，
3G已成为主流，LTE/4G发展提速
趋势2：移动宽带
根据KPCB数据，
移 动 设 备 驱 动 着
大 部 分 网 络 流 量
的 增 长 ， 到 2013
年5月，移动设备
占 据 了 全 部 互 联
网 流 量 的 15% 。
而在2009年5月，
只有0.9%。

云服务成为互联网服务模式的发展方
向，并驱动网络架构的变革
趋势3：云服务
 自从 2008 年以来，主要
的互联网流量产生于或结
束于数据中心
 全球云流量从2011到2016
年将增长6倍，年复合增
长率为44%
2012年，云数据流量首次
达到Zettabyte级
2016年，三分之二数据中
心流量将是云流量
云数据流量增长趋势

新兴业务形态
云服务
第 9 页
视频 移动互联

内容
1. “宽带”发展基本趋势
2. 云服务：驱动宽带网络架构变革
3. SDN：助力新型宽带网络的构建

云计算：用网络资源换计算存储资源
“云服务”指用户通过宽
带网络随时随地使用所订
购的服务，而无须关心服
务所需实体资源的地理位
置和运行状态。
“云服务”极大地依赖高可靠、高弹性、高智能、泛在化
的宽带网络。没有宽带网络，就没有“云服务”

第 12 页
云服务：超级服务中心的出现
用户 服务端
用户 用户用户
服务端 用户 服务
用户 服务
云服务端
 CS/BS-服务节点和用户节点独立部署
 P2P-- 服务节点和用户节点集成部署
 服务节点（数据和计算）集中在云端
 用户节点 分布部署在网络边缘
化
繁
为
简
随机网络 无尺度网络

第 13 页
数据中心布局：土地与能源最优
数据中心
选址原则
大量的廉价电力 制冷条件充沛
土地资源廉价 自然灾害少
方便数据中心互联 能效高、部署易
13
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
广东
江苏
浙江
山东
北京
河南
河北
上海
四川
湖北
福建
辽宁
湖南
安徽
陕西
广西
山西
黑龙江
江西
重庆
吉林
天津
云南
台湾
内蒙古
新疆
贵州
香港
甘肃
海南
宁夏
青海
澳门
西藏
浏览量占比
机房面积占比
机房数量占比
数据中心逐步由东部
沿海等地区向中西部
地区迁移
中国互联网数据中心区域分布现状及发展趋势
今天IDC 机房主要分布在发达地区。 未来，中国西部、北部一些电力资源丰富、气候寒冷的地区，
如内蒙、陕西、黑龙江等地适宜成为云数据中心。出现“西云东用”、“北云南用”格局

第 14 页
中国联通数据中心布局
14
★★
★ ★
★
★
★
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
基地
● 70个一、二、三线城市
★
34,333
44,500
59,667
91,367
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
100,000
2011年 2012年 2013年 2014年
个
机架
3,440
6,680
11,940
27,420
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
2011年 2012年 2013年 2014年
G
带宽
联通正在规划建设廊坊、呼和浩特、哈尔滨、郑州、无锡、重庆、东莞、南宁、
西安等9大云计算数据中心基地。
以一、二、三线70个城市为核心，大力发展IDC业务。
2011-2014年，联通IDC机架需求和出口带宽需求的复合增长率预计分别达40%
和100%。

第 15 页
“用户中心”与“数据中心”的解耦
传统网络格局：“数据”与“网络”跟随“用户”
走，“用户”、“数据”、“网络”三者紧耦合。
网络主要服务于用户间通信
云服务网络格局：用户中心与数据中心解
耦，逐步形成“用户”与“数据”双中心
格局。网络更多服务于“用户”与“数据”
（应用）间的沟通
用户 数据
网
络
用户 数据
网
络
用户 数据
网
络
A地
C地B地
通信管道
传统网络格局
服务
云服务网络
A地
用户
B地
用户
C地
用户
D地数据中心 E地数据中心
F地数据中心
数据中心用户中心
云服务时代双中心格局
用
户
接
口
服
务
接
口云服务智能管道
云服务
弹性
泛在宽带

第 16 页
网络流量：用户与云服务的通信成为主体
① 用户接入网内流量
② 用户接入网间流量
③ 用户上传数据流量
④ 数据下发用户流量
⑤ 数据中心网间流量
⑥ 数据中心网内流量
用户域
互通域
数据域
数据交互的主体将逐步转移至数据
域内的虚拟机之间
数据中心 数据中心
接入网 接入网
核心网承载网络
① ②
③
④
⑤
⑥

网络架构示意
17
Super DC
Super DC
Super DC
Super DC
Edge DC Edge DC Edge DC
Edge DC Edge DC
Data center domain
User User User User User
Data user domain
First connection:
among super DC
(backbone network)
Second connection:
super DC to edge DC
(backbone network)
Third connection: data
transfer between edge
DC and data users
(metro network)
Transport network
用户域
数据域
互通域
广域网：DC-User; DC-DC

云服务网络框架
18
云服务网络
• VM之间联网
• IDC内的联网，包括前端业务网络与后端存储网络
• 多IDC之间的联网
• 用户与IDC之间的联网

云服务带来网络新需求
19
服 务 器 接 口 速 率 提 升 ：
10G/40G/100G
分布式计算和VM迁移带来的服务
器间横向流量增加
虚拟机的大规模应用带来的大规
模二层网络需求
扩容、灾备和VM动态迁移带来的
跨数据中心二层网络互联以及数
据中心多站点选择
服务协同与资源协同带来的数据
中心间的流量增长
用户对云服务的依赖带来更大的
用户与数据中心间流量
多云服务商的局面带来对网络虚
拟化和服务差异化需求
云服务发展对网络开放性需求
+
一虚多（1N） 多虚一（N1）
网络新需求
对于云服务，网络的灵活
性、动态性、开放性和资源
的快速提供尤为重要
用户 用户用户
云服务端

面向云服务的新型宽带网络设计思想
 1项“原则”：以多资源协同下的总体建设与运营成本最低为原则(改变
传统的孤立、垂直的网络规化思路，并注重能源、土地等不可再生资源的价值）
 2个“中心”：“用户中心”+“数据中心”
 3维“解耦”：服务功能解耦（用户域、互通域、数据域解耦）；逻辑功能解
耦（转发、控制、管理解耦）；部署功能解耦（接入、汇聚、核心解耦）
 4类“集约”：控制平面的集约；用户管理的集约；数据中心的集约；
网络节点的集约
 5大“技术”：宽带化、虚拟化、智能化、自动化、协同化
第 20 页
 CUBE-Net （Cloud-oriented Ubiquitous-Broadband Elastic Network，
面向云服务的泛在宽带弹性网）
 CUBE-Net：基于SDN的解耦型宽带网络架构

内容
1. “宽带”发展基本趋势
2. 云服务：驱动宽带网络架构变革
3. SDN：助力新型宽带网络的构建

挑战：运营商的开源与节流
 如何增加收入？
（1）业务创新：受OTT冲击，困难重重；
（2）网络经营创新，提升网络价值（流量经营，智能管道，开放创新）
 如何降低成本？
（1）降低设备成本、建设成本；（2）降低网络运维成本；
（3）简化网络结构；（4）提升网络资源利用率
Flat rates
网络流量
运营收益
Operator revenue
& traffic de-
coupled
Voice
dominant
Time
Data dominant

SDN体系架构及特征
SDN特征 优 势
解耦：控
制与转发
分离
转发设备可以专注转发而更简
单和统一，控制平面具有灵活
性和创新性 （降低CAPEX）
集约：集
中控制
简化网络运行管理，提高业务
配置速度，并有利于实现网络
的快速升级 （降低OPEX）
开放：开
放的API
提供可编程的客户定制化网络
业务 （增加Revenue）
23
• SDN是一种新型的网络架构，旨在将网络的
控制平面与转发平面进行分离，并对底层网
络进行虚拟化，实现可编程化控制。

第 24 页
SDN的现实价值：数据中心网络应用
云服务对数据中心网络的灵活性、自动化和可扩展性提出了更高的要求。SDN的
适应了数据中心网络的需求，也便于在数据中心网络中部署
数据中心网络中部署SDN交换机，便于虚拟资源和网络策略的同步快速迁移，
可以使网络和计算/存储资源更紧密的协同并能实现对全局资源的更有效控制；
数据中心网络中部署SDN交换机，可实现路径优化以及负载均衡，使得数据交
换更加顺畅高效
Openflow交换机
Secure
Channel
Flow
Table
PC
Controller
虚拟资源迁移
Controller操作
命令行/图形界面
数据中心内部交换机数
量众多，所部署的网络
策略繁杂，虚拟资源跨
域迁移实现困难，且安
全性难以保证

25
SDN应用于数据中心广域联网：谷歌案例
 提高带宽利用率
 提高链路的可用性
 降低网络成本
 简化运维难度
 提高网络的可扩展性

数据中心之间的联网
超 高 速 传 输
（100G/400G/1T）、
大 容 量 OTN 及
SDN 将 为 云服 务
的发展奠定坚实
的基础
IDC流量分析
本省
30%
我网
他省
55%
异网
15%
内蒙基地 东北基地
中原基地
中型数据中心
小型数据中心
中型数据中心
中型数据中心
中型数据中心
小型数据中心
40G/100G组网
100G/超100G大
容量管道，确保
传送的大容量、
长距离、低时延
采用OTN技术以
方便业务在中小
型数据中心间的
交互和运维管理
在IDC内部以
及IDC联网中
引入SDN技术
以增强网络的
灵活性

第 27 页
软件定义的光传送网
转发层
转发层
转发层
Transport Network OS（Controller）
转发层
Transport Network Virtualization
网络全局视图
转发层
光传送网控制器，
是网络的控制中心，
负责控制、调度和
管理，并且提供软
件编程能力。
南向接口
以OpenFlow为
代表的网络控制
协议，实现对转
发层的实时控制
与调度
Programs
网络抽象视图
Applications Services
北向接口
各类型的API,
OS接口以及协议，
实现对于各种应
用和业务的扩展
相当于将光网络中
设备的主控处理器
抽出来集中设置，
并支持开放接口和
协议
软件定义光传送网（SD-OTN）：利用可编程传送控制器实现光网可编程化以及资源
虚拟化，从而为不同应用提供高效、灵活、开放的网络服务。需要灵活可变的光、电
功能模块，可编程的光系统，支持OpenFlow标准控制接口，提供开放API。
Flex OTN/
DWDM/MP
LS

基于SDN的新型宽带网
Super Pod
POD
Super Pod
POD
Super Pod
POD
Super Pod
POD
云数据交互
云数据交互
云数据交互
大客户业务
移动业务
家庭业务
边缘IDC
边缘IDC
核心IDC
基于SDN的核心网
（弹性流量
控制和灵活转发）
弹
性
管
道
统
一
控
制
虚
拟
集
群
高速灵活转发
流量预测与调度
传送带宽自适应
多重资源协作
 集中控制
 简化运维
 统一管理
 流量可控
基于SDN
移动回传网
基于SDN
宽带接入网
 高效管理
 共享资源
 统一控制
 高可靠性 基于SDN的IDC网络
数据中心网
宽带IP网宽带传送与接入网
基于SDN
的用户网

运营商网络引入SDN的挑战
 SDN对运营商的现实价值问题
 SDN的技术与产业成熟度问题
 现有网络基础设施如何向SDN演进或如何与SDN协同？
 大网中SDN控制器的组网问题
 SDN控制器的安全问题
 南向接口（Open Flow）的标准化、适用性及功能性能问题
 北向接口的 标准化问题
 多厂商环境下的统一控制问题
 标准化IT硬件设备的性能问题
 ……
第 29 页

Thank You！
唐雄燕
tangxy@chinaunicom.cn