1.2.3　运营商试点与规模应用期

在2013年以后，运营商紧跟互联网厂商的步伐，积极对SDN技术敞开怀抱。美国电信运营商AT＆T公司于2013年年底发布了自己的开放网络项目白皮书AT＆T Domain 2.0 Vision WhitePaper，通过SDN/NFV技术将网络基础设施从“以硬件为中心”转向“以软件为中心”，实现基于云架构的开放网络，并制定计划要在2017年实现55%网络向SDN转型，在SDN网络环境中提供虚拟网络功能（Virtual Network Function，VNF）的创建、编排、灵活管控等；其率先打造ECOMP网络编排系统，首次将SDN技术用于电信运营商大网的编排管理，并且与法国顶级运营商Orange公司进行合作，共同推进SDN技术的标准化。

在此之后，Verizon发布SDN/NFV参考架构白皮书，详细阐述面向未来网络的架构设计，引入统一的端到端网络编排和业务编排，从顶层设计对网络进行升级，推动网络能力的提升；西班牙电信公司（Telefonica）提出UNICA架构，使用SDN技术将分散在各地的数据中心统一管理；沃达丰（Vodafone）发布基于SDN/NFV技术的网络转型战略Ocean，构建自动、资源优化的IP和光网络，面向企业提供实时敏捷、简化自配置的业务，支持端到端的业务编排；国外代表运营商澳电讯公司（Telstra）、日本NTT公司和韩国SK telecom公司等也相继开始引入SDN技术进行试点。

同时，国内运营商进一步开展SDN技术的研究，积极参与SDN技术发展及产业生态建设，在2015年至2016年间也发表了以网络转型为主要内容的技术白皮书，确立了SDN技术在运营商网络转型中的重要作用，如图1-7所示。中国移动发布NovoNet新一代网络架构，强调与SDN、NFV等技术的融合，共同构建开放、弹性、灵活的新一代网络。中国联通发布新一代网络架构CUBE-Net 2.0网络架构白皮书，基于SDN/NFV、云和超宽带技术实现网络重构，共同构建云网协同一体化，服务按需云化部署，实现网络的立体切分，构建立体模块化网络。中国电信发布CTNet2025网络架构白皮书，旨在通过智能化牵引网络重构，建立简洁、敏捷、开放和集约的新型网络体系。

在2016年之后，运营商的SDN技术应用进入规模试点期，在部分场景的试点完成后，已经转入正式商用。例如，中国联通构建基于ONOS等开源软件的SDN控制平台，与ONOS开放网络实验室达成战略合作，实现ONOS控制系统在国内运营商中的首个应用落地；中国移动研发的OpenDaylight控制器，在IP承载网NovoWAN中实现全局流量调度优化，能够实时感知网络流量和全局集中调度流量，提升了IP网络带宽利用率；中国电信IP骨干网互联网业务智能调度管控方案实现了集约的“多级网络协同”，以及IP网络资源均衡与一键式流量调度。

随着众多SDN方案在数据中心和运营商网络上的成功部署，SDN技术的发展越来越快，各大厂商的参与更加积极，Google公司在B4项目的研究基础之上，开始发力广域网的SDN技术应用，即SD-WAN技术，并在之后成为Google公司SDN战略四个主要方向之一。同样也是其SDN战略四个主要方向之一的是在2017年ONS峰会上，Google公司发布的其部署三年多的对等边缘架构Espresso，该架构允许企业查询多种路由器状态，并提供路由器的区域视图和全球视图，网络控制器可以优化转发路径，并动态调整BGP出口带宽，推动SDN进入公共互联网。这里同时梳理一下Google公司的另外两个战略，即Jupiter和Andromeda。Google公司利用SDN技术构建Jupiter，这是一个能够支持超过10万台服务器规模的数据中心互联架构。而Andromeda是一个网络功能虚拟化堆栈，可以将其本机应用程序的功能提供给在Google云平台上运行的容器和虚拟机。

微软公司在2015年发布了交换机抽象接口架构（Switch Abstraction Interface，SAI），这是一个可以跨平台的交换机接口，实现了转发芯片的功能抽象，软件为每个功能模块都提供一组函数集，API通过函数集调用软件接口，从而实现转发面的配置管理。标准化的API可以对软件进行编程，适用于多个不同的交换机，SAI在所有硬件上运行相同的应用程序堆栈，这使得 SAI 接口具备简单性、一致性。基于SAI架构，微软发布了一款开源交换机操作系统SONiC（Software for Open Networking in the Cloud，基于云的开放网络软件），该系统针对大型数据中心的自动化和高扩展性进行了优化，实现了数据控制面与转发面的分离，允许用户采用白盒交换机搭载SONiC系统实现不同的网络功能，SONiC让用户更方便地进行网络的调试、修复，通过改变软件策略和拓扑实现新的网络架构，进而实现灵活性网络。截至2020年年底，该系统的装机容量已达到400万端口。

华为公司在2016年发布新款全景式SDN统一控制器Agile Controller，该控制器从2014年发布首款以来已经更新至第三代，面向广域网、数据中心、企业园区及物联网四大商业场景提供SDN解决方案，实现网络端到端的协同。

Barefoot Networks公司发布了首款基于P4的可编程开放网络芯片Tofino，该芯片采用16 nm光刻工艺，搭载该芯片的交换机可实现6.5 Tb/s的交换速度，是当时已有交换机速度的2倍多，在数据面搭载可编程芯片实现开放的以太网交换机，为网络用户提供按需控制，使网络更为高效。AT＆T公司首先采用其编程芯片Tofino，随后中国的阿里巴巴、百度和腾讯等公司与Barefoot Networks公司确定合作关系，拟开始部署基于Tofino芯片的交换机。芯片制造厂商Cavium Networks公司在同期宣布推出可编程的全新XP60和XP70系列以太网交换机，新产品将能够应用于数据中心和运营商接入等多种应用场景。VMware公司的NSX平台已有2400多个客户，带来的收入超10亿美元。虽然调研机构SDxCentral表示，SDN技术目前仍部署在500个节点以内，但随着SDN市场的逐渐成熟，SDN技术在大规模网络环境中的部署将逐渐增加，排在第一位应用的仍是云计算领域，其次是SD-WAN。

在2016年3月的ONS峰会上，ONOS的核心成员AT＆T、Verizon、中国联通、SKT、NTT等运营商联合ON.Lab公司宣布共同推动开源网络项目CORD（Central Office Re-architected as a Datacenter，中心局重构为数据中心），利用通用的硬件、开源软件和SDN/NFV技术实现电信机房的数据中心化，从而构建更加经济、灵活的未来网络基础设施，并且规划了三大应用场景，即E-CORD（企业市场）、R-CORD（家庭市场）、M-CORD（移动市场）。同年6月，CORD项目正式宣布成为Linux基金会下的独立网络开源项目。同年10月，开放网络基金会ONF宣布与ON.Lab合并，新成立的实体组织继续制定OpenFlow技术标准，并兼顾ONOS和CORD等项目的开发，合并后的组织将保留ONF的名称。同年12月，中国联通牵头成立了中国CORD产业联盟，利用公司自身可覆盖整个广域网的端到端SDN的能力，推进面向企业客户的E-CORD项目。

2018年，ONF发布了面向下一代SDN的接口策略，如图1-8所示，并联合Google公司开展Stratum项目，旨在实现软件定义的数据平面并构造搭载开放软件系统的白盒交换机。在Google公司部署SDN的工作中，技术人员发现OpenFlow的局限性，控制数据层面的硬件转发阻碍重重，Stratum项目将重点聚焦可编程芯片和编程语言P4方案，其管道控制机制被视为OpenFlow的升级版。

2018年的ONS峰会上，Barefoot Networks公司更新了网络编程的软件开发环境，推出Barefoot P4 Studio产品，简化了P4程序开发的流程，完整实现了P4编程语言到专用集成电路的映射，让P4编程语言更加适配Tofino系列芯片，如图1-9所示。

Intel P4 Studio提供了一套丰富的开发工具来支持数据平面和控制平面的软件编译。

SDN技术的应用领域越来越广泛，各个行业领域也在此基础上积极探索，从而实现更高效的网络服务。国内的云计算、大数据服务厂商浪潮，也推出了自己的SDN管控平台—浪潮智能云引擎ICE 2.0，其基于OpenDaylight 开源控制器进行深入定制开发，实现了硬件和虚拟交换机的统一管理。在同年11月召开的首届中国SD-WAN峰会上，阿里云首次推出了SD-WAN产品，为零售业、制造业提供了更加便捷的云服务，从而加速了云化、数字化业务的部署。

2019年年初，Barefoot Networks推出基于P4可编程的新一代ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）芯片Tofino2，在上一代产品的基础上进一步提升了交换带宽，达到12.8 Tb/s，芯片制造选择台积电公司作为代工厂，采用先进的7nm工艺实现芯片核心的制造。当时有厂商采用Tofino芯片来代替X86服务器，利用P4编程实现服务器的负载均衡功能，依托芯片的线速处理方式，能够更好地实现部分服务器的功能，也正因此，有人预计Barefoot Networks或将被芯片大厂Broadcom、Intel或AMD收购。很快这种猜测变成了现实，2019年Intel公司宣布收购这家已成立6年多的网络公司，其拥有Tofino、P4及其编译器等核心科技，Intel公司将借此加强自身在数通领域的话语权。面对5G时代对于边缘计算的强烈需求，Intel公司通过收购Pivot Technology Solutions公司的Smart Edge这一智能边缘平台业务来强化自身的业务能力，以期望在多接入边缘计算领域实现增长。同年4月，ONF宣布完成与P4社区的合并，并将主持P4工作组的日常活动，ONF将P4工作组与运营商的开源SDN项目相结合，共同推动开源网络的发展。同年9月，ONF正式开源了Stratum项目，并希望以此在运营商业务领域获得更广泛的应用。Intel公司的P4和Tofino2也将纳入该项目中，共同构建一种真正意义上的可定制的白盒化交换机架构。Broadcom公司在这一年年底发布了全新的Tomahawk 4网络芯片，该芯片采用台积电公司的7 nm工艺，在进一步降低功耗的基础上，实现总吞吐量达到25.6 Tb/s，为业界之最。

运营商AT＆T在加快部署SDN技术，为网络提供动力，并结合CORD项目推出了dNOS白盒操作系统，利用白盒化的路由交换设备，搭载网络操作系统，进一步实现网络的开放化和虚拟化。2019年其提前完成75%网络虚拟化目标，并且AT＆T公司正积极使用云技术来简化自身业务的应用程序。提到云技术，在2019年ONS年度峰会上，云原生技术作为开放网络技术的一项重要支撑被广泛关注。云原生技术可以允许用户以容器化的方式部署网络功能虚拟化组件并进行编排，有助于开放网络的快速实现。

据咨询机构IDC在2019年的预测，从2018年开始SD-WAN基础设施市场份额将以30.8%的复合年增长率增长至2023年的52.5亿美元。Big Switch Networks公司的旗舰架构产品Big Cloud Fabric进行了更新，为下一代软件定义数据中心交换提供服务。

2019年6月6日，中国工业和信息化部正式向三大运营商发放5G商用牌照，标志着我国通信正式进入5G商用元年。5G时代对于网络服务的需求进一步提升，国内运营商在网络平台、管理和规划等不同方面进行升级改造，加快网络转型。2020 年，中国移动发布《2030+技术趋势白皮书》，中国电信发布《云网融合2030白皮书》；2021年3月，中国联通正式对外发布CUBE-Net 3.0网络转型计划和《CUBE-Net 3.0白皮书》，作为往后5年中国联通网络转型和实践的指导思想。

同时，华为公司发布基于人工智能的数据中心交换机新品，在2019 SDN/NFV大会上发布其自动驾驶网络（Autonomous Driving Network，ADN）战略，将在云计算、服务器开源和操作系统方面进行技术革新，助力实现自动驾驶网络、网络智能化，从而满足算力资源的多样化。

目前，SDN技术主要应用于通信领域，具体涉及校园网、移动网络及云计算网络等，随着SDN技术的深入发展，其应用领域将会更加广泛。