【YD通讯标准】 未来数据网络(FDN)功能体系架构

ICS33.030
中华人民共和国通信行业标准
YD/T 3306—2017
未来数据网络（FDN）功能体系架构FunctionArchitectureofFutureDataNerwork2017-11-07发布
中华人民共和国工业和信息化部2018-01-01实施
1范围
2规范性引用文件，
3术语、定义和缩略语.
3.1术语和定义
3.2缩略语
4FDN功能体系架构，
4.2功能实体
4.3接口和要求.
5FDN其他相关功能
5.1安全功能，
5.2传统网络互通.
东西向接口
5.4北向接口
（资料性附录）SDN、NFV和FDN的关系及控制器模型附录A
A.1SDN、NFV和FDN的关系.
A.2控制器的功能模型.
FDN控制器的递归架构
YD/T3306—2017
YD/T3306—2017
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：上海贝尔股份有限公司，中国信息通信研究院，中国移动通信集团公司，中国联合网络通信集团有限公司，中国电信集团公司，中兴通信股份有限公司，华为技术有限公司。本标准主要起草人：陈端、顾方方、蒋林涛、聂秀英、李晨、程莹、解冲锋、古渊、杨华。H
1范围
未来数据网络（FDN）功能体系架构YD/T3306—2017
本标准规定了未来数据网络（FDN）的体系架构和功能实体，本标准规定了FDN相关功能实体间的接口及要求。
本标准适用于基于FDN技术的网络。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。ITU-TY.3001未来网络：目标和设计（Futurenetworks:Objectivesanddesigngoals）ITU-TY.3300软件定义网络框架（Frameworkofsoftware-definednetworking）ONF软件定义网络体系架构（SDNArchitecture,April,2014）ETSI网络功能虚拟化体系架构（NetworkFunctionVirtualization；ArchitectureFramework，Oct,2013）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标准。3.1.1
未来数据网络FutureDataNetwork借助于各种新技术，包括软件定义网络技术，未来数据网络可以提供采用当前网络技术难以提供的业务和能力（参见Y.3001）。未来数据网络包括：现网络的新组成部分或者增强的现有网络，或者各种异质新网络或者与现有网络组成部分的集合，它们作为单个网络实体运营（参见Y.3300）。3.1.2
FDN控制器FDNController
控制FDN网络中数据/转发平面的软件实体。3.1.3
软件定义网络SoftwaredDefinedNetworkYD/T3306—2017
SDN是各种网络技术的集合，通过它们可以实现网络控制和管理，进而对网络资源直接编程和编排，从而达到网络业务的动态可扩展运营。3.1.4
SDNController
SDN控制器
控制SDN网络中数据/转发平面的软件实体。3.1.5
控制器平面接口ControllerPlaneInterface基于FDN/SDN模型的通用接口，它主要分为三种类型，包括：a）数据控制器平面接口D-CPI：FDN/SDN控制器通过D-CPI控制数据平面资源。b）应用控制器平面接口A-CPI：FDN/SDN控制器通过A-CPI为应用提供服务。c）网络管理控制器接口：管理功能通过该接口管理网络资源和策略，并实现常规网络管理。3.1.6
转发功能ForwardingFunction
通过单个实体管理的数据平面资源的集合。转发功能至少提供一个逻辑数据控制器平面接口，FDN/SDN控制器通过该接口对它进行管理和控制。3.2缩略语
下列缩略语适用于本标准。
应用控制器平面接口
应用控制器接口
应用编排器接口
应用层流量优化
应用程序接口
边界网关协议www.bzxz.net
控制器控制器接口
控制器转发功能接口
内容分发网络
命令行接口
控制器平面接口
中央处理器单元
数据控制器平面接口
网元管理系统
转发功能
ApplicationControllerPlaneInterfaceApplicationControllerInterfaceApplicationOrchestrationInterfaceApplicationLayerTrafficOptimizationApplicationProgrammingInterfaceBorderGatewayProtocol
Controller Controller InterfaceControllerForwardingFunctionInterfaceContentDeliveryNetwork
Command Line Interface
ControllerPlaneInterface
Central Processing Unit
DataControllerPlaneInterfaceElementManagementSystem
Forwarding Function
转发功能转发功能接口
控制器平面中间接口
信息技术
未来数据网络
通用多协议标签交换
管理和编排
网管应用接口
网管控制器接口
网管转发功能接口
网管NFVI接口
北向接口
网络管理系统
网络功能虚拟化
NFV基础设施
路径计算单元
编排器控制器接口
编排器虚拟网络功能接口
编排器虚拟设施接口
运营支撑系统
服务质量
软件定义网络
简单网络管理协议
简单对象接入协议
虚拟设施控制器接口
虚拟设施虚拟网管接口
虚拟设施管理接口
虚拟网管网络接口
虚拟基础设施管理器
虚拟局域网
虚拟机
虚拟网络功能
虚拟网络功能管理器
虚拟专用网络
可扩展的标记语言
ForwardingFunctionInterface
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Intermediate Controller Plane InterfaceInformation Technology
Future Data Network
GeneralizedMPLS
Management and OrchestrationNetworkManagementApplicationInterfaceNetworkManagementControllerInterfaceNetworkManagementForwardingInterfaceNetworkManagement NFVI InterfaceNorthbound Interface
NetworkManagementSystem
NetworkElement
NetworkFunctionVirtualizationNetwork Function Virtualization InfrastructurePathComputationElement
OrchestrationControllerInterfaceOrchestrationVNFMInterface
Orchestration VIM Interface
Operation Supporting System
QualityOf Service
Software Defined Network
SimpleNetworkManagementProtocolSimpleObjectAccessProtocol
VIMControllerInterface
VIMVNFMInterface
VIMNFVIInterface
VNFMVNF Interface
Virtual Infrastructure ManagerVirtualLAN
Virtual Machine
VirtualNetworkFunction
Virtual NetworkFunction ManagerVirtual Private Network
ExtensibleMarkupLanguage
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4FDN功能体系架构
4.1概述
FDN功能体系架构如图1所示，它包括FDN控制器、物理转发功能、应用、OSS/NMS和网络功能虚拟化域等。网络功能虚拟化域包含编排器，虚拟网功能管理器，虚拟基础设施管理器和网络功能虚拟化基础设施等。网络功能虚拟化基础设施包括物理网络转发功能和IT基础设施，并在此基础之上提供虚拟转发功能和虚拟网络功能。N
FDN控制器
物理转发功能
4.2功能实体
4.2.1FDN控制器
物理转发功能
编排器
能拟网络功能管理器
能虚拟化域
虚拟基础设施管理器
FDN控制器
虚拟网络功能
物理转发功能
虚拟网络功能
IT基础设施
网络功能能拟化基础设施NFVI
图1FDN功能体系架构
FDN控制平面是逻辑上集中的控制实体（物理上可采用集中式资源实现或者分布式资源实现），FDN控制器如图2所示，它将应用层业务请求转化为转发层的流表或其他形式，并配置到转发层网元中。FDN控制器接收转发平面网元的状态、统计和告警等信息，综合各类信息完成通道计算、基于流的流量统计、策略制定和配置、虚拟化网络等功能。FDN控制器分别通过A-CPI和D-CPI接口和应用平面及转发平面接口。转发平面由具有分组转发功能的设备（网元）组成，FDN控制器通过D-CPI接口控制转发平面网元，完成数据转发。物理网元内包含管理代理、控制代理和转发引擎等基本单元。
应用1
API适配
应用2
API适配
FDN控制器
应用3
API适配
API代理
控制器功能
控制-转发接口适配（多协议适配）管理
转发设备
图2FDN控制器及接口
FDN控制器将提供种不同的接口，包括：管理
应用n
API适配
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应用平面
A-CPI接口
控制平面
D-CPI接口
转发设备
转发平面
a）A-CPI（北向接口）。A-CPI使得FDN控制器对上层应用暴露各种能力，同时也允许应用请求网络提供满足其要求的服务。
b）D-CPI（南向接口）。D-CPI使得FDN控制器可以和各种网元通信以提供业务，转发行为或者各种OAM功能。D-CPI接口可以采用各种协议，比如：1）直接通过CLI/SNMP/Netconf或者基于策略的接口（Radius/DIAMETER）管理网元，比如FDN控制器可以直接配置路由器的访问控制列表或者生成VRF。现有的网元大多提供了丰富的基于SOAP/XML的接口，因此可以直接调用相关接口来生成和配置各种各种业务，QoS参数等。2）基于Openflow的控制器可以控制网络中支持Openflow网元的转发行为。Openflow控制器可以提供基于流颗粒度的网络编程接口。应用平面包括通过A-CPI接口调用网络资源和功能的各类应用，如虚拟化网络运营、网络连接实时调用、网络状态分析、网络规划优化等各类特定应用场景下的应用。未来数据网络需要提供应用所需的API，包括为应用提供网络的实时视图，包括各种故障，容量和位置等信息。这些信息通过FDN控制器汇聚之后对应用开放。
FDN控制器的功能包括资源管理功能、策略管理功能、路径计算功能、流表管理功能、系统管理功能，同时控制协议适配层和应用接口适配层如图3所示。本标准各功能实体以及FDN控制器的实现不做任何规范。对于FDN对外的接口，如API接口、控制-数据接口、传统路由器接口、对等控制器间接口、网管-控制接口和网管-转发接口可根据具体情况和应用场景进行规范。YD/T3306—2017
4.2.1.1资源管理功能
应用1
资源管理
应用2
应用接口适配层
路径计算
流表管理
控制协议适配层
转发功能
图3FDN控制器功能实体
应用n
北向接口
策略管理
南间接口
转发功能2
资源管理功能如图4所示，其中包括：通过网元收集信息，获取网络中节点、节点间链路等状态信息，计算和维护网络拓扑信息，并可通过网管系统或者从网元功能直接获取资源占用信息、统计信息，实现业务和用户流量的动态映射；基于网络的资源状况，对业务进行接入带宽控制；支持ALTO，用户可以通过对全局网络计算选择最优网络路径，比如数据中心之间的网络互联；支持多层PCE和路径实时优化功能，使得网络设备从网络的路径计算中解放出来，更好的完成转发等功能。对网络资源进行抽象，屏蔽物理网络细节，可提供物理抽象模型和虚拟抽象模型用于路径计算。逻辑映射
4.2.1.2策略管理功能
带宽预留
链路和路径拓扑
图4资源管理功能
多层PCE
实时优化
基于业务需求、网络管理需求配置流表控制策略，也可基于资源管理功能采集的网络资源信息触发策略的更新和调整。
4.2.1.3路径计算功能
利用资源管理功能提供的信息进行路径计算，与业务编排层提出的业务转发需求结合，生成满足不同业务需求和管理需求的可选路径。6
4.2.1.4流表管理功能
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为不同的网元功能设置和管理流表信息，基于路径计算功能形成的路径进行流表的更新，并通过控制协议与网元功能交互进行流表配置，提供对不同网元功能的流表管理。4.2.1.5控制协议适配层
提供对网元功能的控制协议（如Openflow等控制协议），与网元功能建立控制协议连接，其他功能模块可以通过控制协议对网元功能进行控制。4.2.1.6系统管理功能
支持与网管系统的接口，提供系统的维护管理信息、告警等故障信息等。4.2.1.7应用接口适配层
支持对业务适配器的网络资源编程和管理接口。4.2.2FDN转发功能实体
FDN转发功能实体如图5所示，其中包括物理转发功能和虚拟转发功能。转发功能实体的功能包括流表控制功能、流表转发功能，对于融合设备模式，还包括协议控制功能、协议转发功能。流表控制
流表控制
协议控制
配置管理
协议控制
图5转发功能实体
4.2.2.1流表控制功能
通过南向接口的控制协议，获取本网元转发功能的转发流表，进行流表的配置，并从流表转发功能获取转发过程中的统计信息。支持控制协议提供的节点发现、链路发现功能，为FDN控制器提供网络拓扑的原始信息。
4.2.2.2流表转发功能
利用流表控制功能配置的流表进行转发，并对转发过程的信息进行统计和上报。4.2.2.3协议控制功能
在融合设备模式下，支持传统的路由协议计算和基于路由协议计算的转发表配置。4.2.2.4协议转发功能
在融合设备模式下，与流表转发功能同时存在，针对传统的业务流仍采用协议转发表实现转发功能。
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4.2.2.5配置管理功能
接受南向接口下发的配置管理信息，进行设备的基本配置，向网管系统或者FDN控制器提供网元的资源状态信息。
4.2.3FDN应用功能实体
FDN应用功能实体实现各种网络应用。应用功能实体与控制器之间采用标准北向接口，控制器也可以直接通过北向接口为编排器和OSS/NMS提供服务。4.2.4编排器功能实体
FDN业务编排器如图6所示，用于联动计算、存储、网络资源。业务编排器与控制器之间采用标准北向接口，同时业务编排器也直接通过北向接口为应用提供服务。业务编排器包括业务资源功能，业务编排功能和一致性协商功能等。应用1
业务编
4.2.4.1业务资源功能
应用2
FDN控制器
转发功能！
应用3
北向接口
南向接口
转发功能2
编排器功能实体
基于FDN控制器的物理和虚拟资源抽象，为需要适配的业务进行资源管理，形成可编排的业务资源视图信息。如计算资源信息、存储资源信息、虚拟路径信息、虚拟带宽信息、网络质量信息、安全管理信息等。
4.2.4.2业务编排功能
为应用供网络资源编程和管理接口，基于业务资源功能进行网络资源的适配，为应用进行FDN控制器层面的功能选择和编排。
4.2.4.3一致性协商功能
对于跨FDN控制器的多域的网络能力需求，负责进行端到端的资源适配的协商控制，将应用的需求编排到不同的FDN控制器，并保障全局策略和业务编排的一致性。8
OSS/NMS
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OSS/NMS实现对转发设备和FDN控制器中的各类对象的管理、虚拟化网络资源的分配、FDN控制器策略等配置等。
4.2.6NFVI
网络功能虚拟化基础设施。NFVI通常构建在数据中心基础之上，包括各种计算/存储/等IT基础设施和物理网络转发功能。NFVI提供计算、存储和网络虚拟化资源以及相关的虚拟化控制软件。4.2.7VNFM功能实体
实现虚拟化网络功能VNF生命周期管理。4.2.8VIM功能实体
实现虚拟化网络基础设施管理，负责管理NFVI的各种物理资源和虚拟资源。9VNF功能实体
实现虚拟化网络功能，包括网络各种四到七层功能。4.3接口和要求
4.3.1Ac接口
网络应用访问控制器的接口。控制器为应用提供网络拓扑，节点和链路状态和资源使用信息，应用通过API调用控制器提供的网络功能。4.3.2Ao接口
网络应用访问编排器的接口。编排器为应用提供各种网络和IT资源的编排功能，应用通过API调用编排器提供的功能。
4.3.3Cf接口
控制器和转发功能之间的接口。转发功能接受控制器下发的配置信息，并上报转发节点和链路的状态使用信息。
4.3.4Cc接口
控制器之间的接口。控制器之间通过该接口交换网络路由和网络拓扑等信息。4.3.5Ff接口
转发功能实体之间的接口。
5Na接口
OSS/NMS和应用之间的接口。
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