SDN解密它是下一代IP视频传输必不可少的一部分

卡尔·保尔森

当前，全球IP技术发展和应用在广电设备间和网络应用中都可以找到。我们正看到如虚拟化、IP、实时传输协议和基于软件的网络管理在影响实时广播系统。在许多支持数据中心的技术中，软件定义网络（SDN）现在是下一代IP传输不可或缺的一部分。

SDN是专业媒体网络（PMN）上控制IP视频的核心技术。为了解SDN如何适合实时传输协议（RTP）、用户数据报协议（UTP）和直播演播室视频——即基于IP的演播室视频（依据SMPTE 2110的SVIP），我们将探讨网络演进的各部分，查看不同之处，提供SDN正被用于广播设施的例子以及IP网络管理。

包转发面

网络全都与包转发有关。网络很大程度上由三个重要的组成部分构成：控制面、数据面和管理面。这些面是由路由器和交换器内的固件实现的。控制面做出网络流量发送到哪里的决定，数据面（或转发面）迁移流量到下一跳，即哪些包沿着一条由控制面逻辑决定的路径通过路由器。管理面配置接口、IP子网和路由协议。

SDN改变控制面和数据面的交互方式。在SDN技术中，网络控制与数据转发分离并且可直接程控。SDN从分布式结构转向通过一个逻辑集中式高级控制器控制网络。控制面与网络硬件隔离以及用软件实施控制实现编程访问，使网络管理更灵活。

传统网络对比SDN

传统网络的构建方式是数据面采用一种在转发硬件上分层的“状态分配机制”（协议）迁移流量，控制面内有一个操作系统分开它们。图1表示协议如何互连组件。

使用指定的协议，垂直整合方式保证一致的互操作性，但遗憾的是也产生一种封闭的平台。在“传统网络模式”（图2）中，控制面和数据面被耦合到网络单元和端点。在SDN模式中（图3），采用一种网络拓扑抽象及程控交换高级别使用，控制面应用程序接口（API）与每一个数据面分离。

SDN模式提供如主机跟踪或最短路径路由这样的特性；智能机构知道和相应地控制每个数据面组件；减轻每个外围硬件端点上出现控制软件应用的要求。SDN使控制系统知晓全部网络活动。

控制基础

演播室视频IP（SVIP）产品利用SDN功能，仿效与广播公司使用现有基于SDI的矩阵所具有的能力。由于SDI矩阵受到特定带宽（1.5G、3G、6G和12G）以及固定的点对点单向信号架构的约束，所有SDI数据流受严格标准化的发送和接收SMPTE标准化信号的硬件参数的支配。对于IP视频广播网，流管理是一个极为重要的组成部分，而在SDI矩阵环境是不必要的。

IP网络可能采用TCP（传输控制协议）或UDP（用户数据报协议）；但与SDI不同，IP连接是点对多点。在实时IP网络中，尤其是对广播应用，“流”和“连接”通过SDN固有的能力被管理；提供智能和网络过度订购保护。通过SDN，网络控制器知道信号来自哪里，谁使什么数据发送到哪个端点。

过多流量将超额订购任何网络，可能以不可预知的方式使网络崩溃。通过利用SDN的智能，由于网络上的控制变为集中管理，流被更好地理解。

SDN底层

了解SDN帮助媒体网络用户知道如何控制，可实现和保持自动化和网络管理。但我们也应清楚，SDN并非虚拟化，相反，它是从一个中心高级程序（如网络“控制器”）的网络逻辑控制，很像当前一个SDI矩阵的控制器所为。

在网络体系中，较低层路由协议，即表1所示的开放系统互连（OSI）的第三层和第二层，对网络架构的理解并不比拓扑中的下一跳要深。靠自己，流不一定容错，也不拥有整体系统化或网络上用户接口的智能。

对于电视广播和制作，SDI“矩阵控制器”执行视频切换（即把信号从交叉点路由到输出口）。SDI矩阵可以控制音频通道配对、混排，执行矩阵之间的连接线路管理，按照特定策略（即用户访问控制）行动，以及根据源、目的地和可用性配置控制板。

在网络体系中，“网络控制器”承担这些管理功能。控制器利用SDN把网络上的包从源导向目的地。由于多个信号在同一物理媒介（以太网线缆或光纤）上传输，某种东西必须跟踪在该媒介上有什么；了解交换机或终点上有什么东西进出。并不是所有交换机都有SDN能力，因此要清楚随便拿台交换机就希望它能够处理SDN功能是做不到的。

SDN和编排

SDN实现网络敏捷性；通过贯穿网络的交换机促进包路径自动化控制，这些过程被称为根据网络上终点的要求或期望之“编排”。编排等同于广播SDI矩阵控制系统（除了在网络术语中），与SDN一起，是PMN控制的基础。

应用程序和SDN处理IP多播加入或退出请求。它们帮助端口管理防止过饱和链接或接收机终点。IP路由决定是动态的且不断变化，因此基于SDN的网络控制必须根据全网可能的活动了解网络变化，这与SDI矩阵内一条电缆上单一数据流是相反的。

如OpenFlow（SDN系統一个基于开放标准的部件）这样的网络控制应用软件使网络控制器知道网络交换机上数据包的状况并且控制它们。由于SDN使控制和转发分离，从而产生一种精密和智能的数据流管理模式。

混合系统共存

混合系统是在网络上网络（IP）和数字视频（SDI）拓扑结构分享基于SDN的控制器的功能，以传统的基于SDI的设备管理IP视频实时传输（RTP）。广播设备厂家将这些“网络控制器”与他们的SDI矩阵控制器无缝集成——这是我们多年来期待看到的SDI/IP架构。B&P;