YD/T 3020-2016 基于SDN的IP RAN网络技术要求

ICS33.040.40

M32YD

中华人民共和国通信行业标准

YD/T3020-2016

基于SDN的IPRAN网络技术要求

TechnicalrequirementforSDNbasedIPRANnetwork

2016-01—15发布2016—04-01实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

YD/T3020-2016

目次

ms.......................................................................................ii

1細................................................................................l

2规范性引用文件..........................................................................1

3术语、定义和缩略语.......................................................................1

4基于SDN的IPRAN的网络功能架构......................................................3

4.1基于SDN的IPRAN业务需求和应用场景.............................................3

4.2基于SDN的IPRAN网络功能架构..................................................5

5基于SDN的IPRAN网络控制面的技术要求................................................10

5.1管理通道建立...............................................................10

5.2控制通道建立......................................................................11

5.3控制器与转发节点整体交互过程.....................................................12

5.4SDN控制域建立的技术要求........................................................13

6基于SDN的IPRAN网络转发面的技术要求................................................16

6.1基于SDN的IPRAN转发节点系统架构................................................16

6.2基于SDN的IPRAN转发节点协议需求..............................................17

6.3〇penFlow化IPRAN转发节点.......18

7基于SDN的IPRAN网络管理的技术要求.............................................……19

7.1控制器管理接口....................................................................19

7.2转发节点管理接口..................................................................19

8传统IPRAN网络向棊于SDN的IPRAN网络迁移技术要求.................................19

附录A(规范性附录）网元自通实现方案......................................................21

附录B(资料性附录）SDN域拓扑收集技术...................................................24

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刖m

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由中国通信标准化协会提出并归口。

本标准起草单位：中国电信集团公司、中国联合网络通信集团有限公司、华为技术有限公司、中兴

通讯股份有限公司、武汉烽火科技集团有限公司（武汉邮电科学研宄院）、南京爱立信熊猫通信有限公

司、上海贝尔股份有限公司、杭州华三通信技术有限公司。

本标准主要起草人：杨广铭、孙嘉琪、尹远阳、曹畅、王海军、黄永亮、胡杰辉、陈国义、王丽星、

曲延峰、古渊、肖敏、魏月华、魏学勤、付胜波、周国华、王剑。

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基于SDN的IPRAN网络技术要求

1范围

本标准规定了基于SDN的IPRAN网络技术要求，包括基于SDN的IPRAN网络参考架构及网络转发

面、控制面和管理面等功能要求。

本标准适用于基于SDN的IPRAN网络。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

YD/T2603-2013支持多业务承载的IP/MPLS网络技术要求

YD/T2374-2011分组传送网（PTN)总体技术要求

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

IPRAN网络IPradioaccessnetwork

基于IP的无线接入网络，这里指以IP/MPLS协议及关键技术为基础的电信级承载网络，当前主要

面向承载移动回传业务。

3.1.2

基于SDN的IPRAN网络SDNbasedIPRANnetwork

采用软件定义网络（SDN)技术的IPRAN网络，提升网络自动化部署、运维、管理能力，并为未来

新业务的快速开放提供能力。

3.1.3

接入SDN化SDNaccess

IPRAN网络接入、汇聚层的SDN化，存在两种形式，一种形式接入层设备控制面上移，汇聚层设备

集成SDN控制器，实现对接入层转发行为的控制；另一种形式接入层与汇聚层设备控制面全部上移，通

过单独的SDN控制器，实现对接入层及汇聚层转发行为的控制。

3.1.4

全网SDN化Wholenetworkbui丨tonSDNtechnologies

IPRAN网络从接入、汇聚到核心层的SDN化，接入层、汇聚层及核心层设备控制面均上移，由全网

的SDN控制器，对全网转发行为进行控制。

3.1.5

网元自通Plug-and-play

1

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新上线网元插入网络中后，只需设备上电，即可实现与网管或SDN控制器的互通。

3.1.6

网络虚拟化（丨PRAN)NetworkvirtualizationbasedonIPRAN

通过SDN的集中控制和路径自动化计算部署技术，实现IPRAN网络的虚拟化，IPRAN虚拟化网络业

务部署与管理不再关注网络内部细节，对外虚拟化为一台路由器。

3.1.7

南向接口Southboundinterface

控制器与网络转发设备之间控制接口。

3.1.8

北向接口Northboundinterface

控制器与应用层应用，或与网管之间控制接口。

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

APIApplicationProgrammingInterface应用编程接口

ATMAsynchronousTransferMode异步传输模式

BGPBorderGatewayProtocol边界网关协议

CECustomEdge用户边缘设备

DHCPDynamicHostConfigurationProtocol动态主机配置协议

FIBForwardingInformationBase转发表

IGMPInternetGroupManagementProtocolInternet组管理协议

IGPInteriorGatewayProtocols域内网关协议

IPInternetProtocol互联网协议

IPRANIPRadioAccessNetwork互联网协议的无线网络接入

OFOpenFlow开放流协议

ONFOpenNetworkingFoundation开放网络基金会

OSPFOpenShortestPathFirst开放式最短路径优先协议

QoSQualityofService服务质量

RANRadioAccessNetwork无线接入网

SDNSoftwareDefinedNetworking软件定义网络

SNMPSimpleNetworkManagementProtocol简单网络管理协议

TTLTimetoLive生存时间

VLANVirtualLAN虚拟局域网

VPNVirtualPrivateNetwork虚拟专用网络

TDMTimeDivisionMultiplex时分复用

L2VPNLayerTwoVirtualPrivateNetworks二层虚拟专网

L3VPNLayerThreeVirtualPrivateNetworks三层虚拟专网

SDHSynchronousDigitalHierarchy同步数字体系

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VPWSVirtualPrivateWireService二层点到点服务

PWPseudoWire伪线

4基于SDN的IPRAN的网络功能架构

4.1基于SDN的IPRAN业务需求和应用场景

4.1.1业务承载需求

基于SDN的IPRAN网络主要为以下4种模型提供业务承载能力：

a)TDM业务模型：支持提供El、CSTM-1等PDH、SDH业务的承载；

b)以太业务模型：支持提供点到点、点到多点、多点到多点等L2VPN和L3VPN业务的承载；

c)IP业务模型：主要提供纯IP、L3VPN等业务的承载；

d)ATM业务模型：支持提供ATM业务的承载。

基于SDN的IPRAN网络现阶段主要承载移动回传业务。不同制式的移动网络业务接口类型与业务模

型的对应关系详见表1。

表1移动回传业务承载需求表

业务分类接入模型业务承载方案

GSM/GPRS/EDGE(2G/2.5G)TDMVPWS

TDMVPWS

UMTS(3G)TDMVPWS

以太、ipL3VPN/L2VPN

CDMAlx-RTT(3G)TDMVPWS

CDMAlxEV-DO(3G)以太、ipL3VPN/L2VPN

TDMVPWS

TD-SCDMA(3G)

以太、ipL3VPN/L2VPN

LTE以太、ipL3VPN/L2VPN

eMBMS以太、ipSimpleIP、组播VPN

4.1.2网络承载功能需求

本节提到的各种SDNIPRAN网络的承载需求，其承载能力均应满足YD/T2603-2013《支持多业务

承载的IP/MPLS网络技术要求》第6章：通用技术规范中的指标要求。

OAM机制

基于SDN的IPRAN网络应提供接入链路OAM、网络OAM及业务OAM各类OAM机制。实现持

续的端到端连通性检测、故障检测、故障定位及网络丢包率、时延等指标性能监测。

快速保护倒换

基于SDN的IPRAN网络应提供多层次快速保护倒换技术，实现故障情况下业务的快速恢复。

QoS

基于SDN的IPRAN网络应对不同业务的应用需求，如丢包率、延迟、抖动和带宽等，提供不同的

服务质量保证，以实现同时承载数据、语音和视频业务。

网络管理

基于SDN的IPRAN网络应提供完善的网络管理系统，采用图形化界面实现拓扑管理、配置管理、

故障管理、性能管理和安全管理等。同时由于控制器引入，网络管理系统同时要负责控制器与转发节点

YD/T3020-2016

间的通道建立和管理；并可通过北向接口与上层网管系统相连。

时钟同步

基于SDN的IPRAN网络应支持同步以太及1588v2时间同步功能。

4.1.3丨PRAN网络应用现状

IPRAN网络目前主要定位于承载2G、3G及LTE等移动回传业务。IPRAN网络采用三层路由器设备

组网，核心汇聚层网络采用双星形，口字形或环形结构组网；接入层设备以环形结构为主，同时考虑到

地理环境及资源因素，应支持采用双上联、链形等多种结构组网。

接入设备为网络的边缘，用于提供灵活业务接入；汇聚设备用于接入流量的汇聚；核心层设备用于

业务流量的转发。

IPRAN网络的组网结构如图1所示，主要有三种业务承载方式：

一方式1:端到端采用分段L2VPN方式，在汇聚设备进行分段；

—方式2:接入层采用L2VPN方式，在核心汇聚层采用IP/MPLSL3VPN方式；

一方式3:端到端采用分段L3VPN方式，在汇聚设备进行分段。

基站边缘接入层核心汇聚层移动核心网

业务汇聚设备

IP,MPL3L3VPNIP/MPLSL3VPN技心设S

该心网设备

图1IPRAN网络架构

其他采用非三层路由设备场景不在本标准进行定义。

4.1.4IPRAN网络对SDN的需求

运营商IPRAN网络引入SDN主要基于以下需求：

a)海量IP/MPLS设备部署带来的业务开通复杂和运维复杂；

b)对新业务响应速度慢，无法快速开通业务；

c)网络能力只针对内部运营人员，缺乏对网络用户的能力开放;

d)降低IPRAN设备复杂度，降低网络建设成本；

e)降低异厂家IPRAN设备互通难度。

4

YD/T3020-2016

4.2基于SDN的IPRAN网络功能架构

4.2.1基于SDN的IPRAN的技术特征

IPRAN为三层IP网络，主要运用IP/MPLS协议完成业务承载，解决无线接入的IP化。基于SDN思想

的网络具有转发与控制分离、集中控制及开放可编程等特点。通过在IPRAN网络中引入SDN架构及相关

技术，实现基于SDN的IPRAN网络，简化IPRAN网络设备，提高网络自动化部署、运维、管理能力，并

为未来新业务的快速开放提供能力。

本标准主要规范采用SDN思想及相关技术的IPRAN网络，基于SDN的IPRAN的网络应具有以下基本

特征：

一一网络虚拟化：控制器控制的网络被虚拟化成一台路由器，简化网络配置，网络规划及业务部署

更为简单，接入层网络的拓扑发现、路径建立、业务部署、OAM和保护的建立由控制器完成；

一一以业务为中心的业务发放模式：业务发放不再关注网络设备之间转发路径如何建立，只关注业

务的接入点和业务终结点，以及业务带宽等约束条件；

一一转发控制分离：控制面上移，无需关注内部协议交互和部署；

一一网络可编程：从应用层面看，下层网络被抽象出来，网络具备可编程性；

一一集中控制化：控制面集中，所有的网络行为都由其控制，实现流量工程、负载均衡等网络的全

局优化；

一一自动部署OAM和业务保护，快速故障定位，通过控制器的集中控制实现高可靠性；

一一易于实现新业务的引入，业务升级简单，与转发平面解耦。

4.2.2参考架构

引入SDN之后，基于SDN的IP_的网络架构可以如图2所示进行描述，主要包含转发层、控制层、

应用层三个层面及网管功能。

网管接口

图2基于SDN的IPRAN参考架构

转发层：根据SDN控制器下发的控制信息完成数据转发。应具有基本的路由功能，以保证转发节点

与控制器和网管之间控制通道和管理通道的自动建立。转发节点接受控制器的控制及向控制器上报自身

的资源和状态。转发节点同时仍然需要提供传统的网管北向接口。但是北向接口功能不再包括网络业务

和协议的功能，只提供转发节点设备本身的管理接口，如电源、电压、单板等管理功能。考虑到现网已

大规模部署，为了兼容现有网络硬件条件，初期转发层网络设备的互联互通及数据流转发需兼容IP/MPLS

协议集（MPLS-TP为其子集）。后期，待openflow流表芯片发展成熟，逐步向openflow流表转发演进。

5

YD/T3020-2016

控制层：逻辑上集中的控制实体，通过南向接口向转发层网络设备下发控制信息，通过北向接口向

上层应用开放底层网络资源和能力。该层的SDN控制器是一个软件系统，可以内置在网络设备中，也可

以部署在一个独立的服务器中。控制器是整个网络的控制面，对整个网络进行集中控制。控制器控制的

网络范围根据实际情况，可由网络管理员进行定义。南向接口主要做业务级的控制平面定义，完成网络

拓扑的发现、业务配置下发、业务PW/LSP路径的计算及表项的下发。北向接口包括：网管北向接口，

向网管提供网络的业务部署，监控，故障处理，故障定位等功能，可以提供对网络拓扑和虚拟网络的操作；

应用层北向接口，向第三方应用开放编程接口，提供API编程接口。用于第三方应用利用控制器获取网

络资源（如网络拓扑），提供针对网络的诊断，故障定界定位，性能监控等应用，以及未来创新的应用。

设备侧具有控制层的控制代理，除此之外，也可保留一部分控制功能，按照所保留的控制功能强弱，

分为如下三种实现方式：

a)强控制能力：设备上保留基本IGP,BGP,LDP，BFD等动态路由协议，SDN控制器功能相对简单，只

做基本配置下发。

b)弱控制能力：设备上保留静态转发表，并具备故障检测等机制，故障后设备侧可以自行切换，其余

配置主要在控制器完成。

c)无控制能力：设备上保留静态转发表，所有表项都由控制器来配置和下发，即网络的所有功能均

由控制器下发实现。

应用层：基于控制层数据进行应用管理。

网管：完成转发面网络设备、SDN控制器各类对象的管理及控制器或第三方应用策略的配置。转发

面网络设备在网管上可作为独立网元管理，但是由于业务已经由控制器进行集中控制，因此网元管理面

只提供网元设备管理功能。.

4.2.3功能模块

在基于SDN的IPRAN网络参考架构中，功能模块分为控制器相关功能模块和转发节点相关功能模块

两部分。

a)控制器相关功能模块：

*控制协议模块：提供对转发设备的控制协议（例如，Openflow等控制协议），与转发节点建立控

制协议连接。其他功能模块可以通过控制协议对转发节点进行控制。

*网络资源管理模块：收集网络中转发节点资源信息，包括转发节点的端口、拓扑资源等。其他功

能模块可以利用资源层收集的资源进行路径计算，业务部署，生成转发表项等，对网管和第三方应用开放

网络资源编程和管理接口。

»路径计算模块：利用资源层收集的资源计算业务路径，可以支持动态或静态两种方式，分配LSP

标签或流表项，通过己建立好的通道下发给转发设备。

*网络抽象化模块：对网络进行抽象，将物理网络虚拟为一台路由器，屏蔽物理网络细节。业务模

块可以基于抽象网络进行部署，无需关注虚拟网络内部转发路径的打通。在IPRAN网络中，网络内部