SDN北向接口标准化简介以及相关标准化进展

1.概述

SDN（软件定义网络Software Defined Network）将控制同转发分离，引入控制器（Controller）系统进行集中化管控，并通过控制器北向接口，向应用层或者上层控制器提供网络抽象，使得网络具备软件编程的能力。

开放的北向接口，是SDN生态系统的核心。本文重点介绍北向接口相关标准化进展。

2.SDN架构及北向接口简介

SDN包含数据平面、控制平面以及应用平面。基于控制器的视角，面向应用的接口为北向接口,面向基础架构层的接口为南向接口。在层次化控制器的场景，控制器和控制器之间的接口也称为北向接口。

 

图 1 SDN架构及北向接口

3.SDN北向接口标准化

3.1.传统电信网络北向接口
ITU-T(国际电联电信标准化部门 ITU Telecommunication Standardization Sector)定义了电信管理网络(TMN)分层架构原则，提出管理分层结构和五大功能，应用到SDH、OTN以及MPLS-TP等技术领域。电信运营商采用这种模型，引入了EMS、NMS、BOSS等系统，各系统的功能定义相对明确。

 

图 2 TMN架构及产品形态

TMN中提供的Q3接口复杂度高，使用CMIP协议（涉及OSI七层协议栈以及信息模型），未广泛采纳；Qx接口通常也是各厂商自定义，标准化程度不高。

TMF(电信管理论坛 TeleManagement Forum)关注网络运营、维护、管理等，TOM、e-TOM模型及相关规范在电信网络被广泛采纳。MTNMv3.5版本已经涵盖SDH、WDM、OTN、PTN、Ethernet、RTN、GPON、DSLAM、ASON等技术领域业务模型。但MTNM所采用的CORBA技术因专业性强、复杂度高，不再适用当前开放的软件架构；MTOSI系列标准的制定，在继承MTNM网络资源模型的基础上，接口采用XML技术，并增加了面向Service的业务模型和操作。

BOSS系统由于商业模式原因，接口的标准化程度相对不高。

网络IP化，业务IP化的普及，推动运营商网络由CT向ICT转型。但IP网络最初采用分布式路由及信令，偏向单个设备的配置/管理，重点在南向接口，而北向接口缺少标准化。各厂商结合自身业务实现，对IP/MPLS相关北向接口进行定制，不利于运营商系统和设备商系统的集成。

3.2.ONF北向接口标准化
2011年3月ONF(Open Networking Foundation开放网络基金会)成立，致力于推动SDN技术和标准，当前有多个工作组制定北向接口。

3.2.1.CIM工作组
信息模型是对物理资源的抽象表示，它包含了一组对象、对象之间的关系、对象属性和对象可以执行的操作。北向接口根据信息模型来定义接口上交互的数据内容和操作。虽然不同的网络技术具有不同的特点，但是这些技术所共有的一些信息模型应该是一致的。采用不同的信息模型会增加北向接口的复杂度，降低接口互操作性和可扩展性。因此CIM（Common Information Model通用信息模型）工作组致力于定义一个对于各种网络技术公共的信息模型，即通用信息模型。

CIM工作组采用面向对象的方法，定义了网络资源相关的对象以及对象之间的关联，采用通用建模语言（UML）进行定义，与北向接口实现所采用的具体接口协议无关。CIM继承了ITU-T、TMF等标准组织对于电信网络的建模方法。通用信息模型包含与具体网络技术无关的核心信息模型（例如拓扑、转发等对象）、与特定网络技术相关的信息模型（比如OTN、IP等）以及应用相关模型（比如NBI工作组当前定义的一些接口）。CIM工作组主要定义与技术无关的核心信息模型，2015年3月和11月，CIM工作组分别发布了CIM1.0和CIM1.1版本。

与技术相关的信息模型在各技术工作组中研究（如NBI、OTWG等）。

定义面向技术的北向接口标准时，针对不同的应用场景，可以对通用信息模型进行剪裁/重构，将信息模型映射为数据编码以及接口代码。

 

图 3 通用信息模型

ONF下属的开源SDN社区2015年底成立了EAGLE项目，提供自动化工具，能够将UML信息模型转化为程序代码。