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開放協同可控的軟件定義控制系統北京郵電大學是教育部直屬、工業和信息化部共建、首批進行「211工程」建設的全國重點大學，是「985優勢學科創新平台」項目重點建設高校，是一所以信息科技為特色、工學門類為主體、工管文理協調發展的多科性、研究型大學，是我國信息科技人才的重要培養基地。

單位簡介

2017年，「信息網絡科學與技術學科群」和「計算機科學與網絡安全學科群」兩個學科群進入一流學科建設行列。學校堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，堅持立德樹人根本任務，紮根中國大地辦好中國特色社會主義大學。學校始終肩負「傳郵萬里 國脈所系」的家國情懷。自1955年建校以來，經過60多年的建設與發展，學校全日制教育已經形成了信息背景濃郁、專業特色鮮明、學科優勢突出的辦學格局。

技術要點

1. 應用領域和技術原理

針對運營商級大規模網絡SDN控制的難題，依託科技部國家重點研發計劃《開放協同可控的軟件定義網絡關鍵技術與系統》重大項目，設計了橫向/縱向協同的端到端服務定製網絡架構，提供確定性、定製化服務保障能力，極大的提升了網絡的定製化能力，將為消費型互聯網、工業互聯網、能源互聯網、空天互聯網等產業發展提供重要支撐。

2. 實際達到的性能指標

針對運營商級網絡場景複雜、設備種類繁多等問題，實現了骨幹網、城域網、接入網、數據中心網絡的全場景控制，併兼容華為、華三等異構廠家設備，可滿足運營商級全業務場景需求。針對運營商級大規模網絡控制性能需求，實現了1000個節點以上大網規模設備控制、TB級網絡狀態容量、毫秒級主備倒換、分鐘級開通時間部署時間，實現了網絡操作系統性能大尺度提升。同時支持面向工業互聯網、專用場景網絡、天地一體化網絡等場景的定製化服務能力。

3. 與國內外同類技術比較

無論是國外發力主導並形成了思科牽頭的ODL和開放網絡聯盟牽頭ONOS的兩大網絡操作系統項目還是國內兩大設備廠商的網絡操作系統，在網絡操作系統領域的應用部署還集中在數據中心等較小規模的網絡，尚未大規模推廣，研發具有自主知識產權並且可以大規模推廣使用在多個重大應用場景的網絡操作系統具有重要的意義。開放協同可控的軟件定義控制系統在全球率先實現了支持上千個城市規模以上的運營商級網絡控制，已支持華為、新華三、中興等多廠商、多設備形態，已涵蓋數據中心、骨幹、城域等多場景，同時，支持確定性、SRv6等新型能力，保持全球領先水平。

4. 技術案例的創造性、先進性

開放協同可控的軟件定義網絡控制系統首次實踐服務定製網絡體系架構、微服務化網絡操作系統，突破數據平面白盒化、控制平面確定性、跨域協同編排等技術難點，實現面向工業互聯網的雲網高效協同、服務按需定製、具備開放、協同、可控等能力，滿足實體經濟對網絡的實時性、確定性、精準管控等方面的需求。開放協同可控的軟件定義網絡控制系統實現了白盒化開放，採用協議無關/可編程技術實現設備的深度開放與解耦；全維度協同，實現了協議層間光傳輸平面、數據平面和業務平面的縱向協同，地理域間骨幹網、城域網、邊緣網和數據中心的橫向協同；確定性可控，提供運營商級廣域網絡的確定性服務質量保障，發布SRv6開源體系，實現雲網業務優化承載，加速SRv6/G-SRv6技術落地應用。

5. 知識產權和專利情況說明

核心技術成果形成專利10項，發表論文14篇，獲評2020年世界互聯網領先科技成果。核心成果「面向服務定製的網絡管控與內容調度融合平台」獲中國通信學會技術發明一等獎。測評證書、論文、專利、軟著、獲獎情況等（見附件支撐材料表）

6. 作用意義（直接經濟效益和社會意義）

在經濟效益方面：依託開放協同可控的軟件定義網絡控制系統，基於CENI、長三角區域一體化網絡等骨幹網，參與建設覆蓋全國的面向工業互聯網的大規模企業外網絡設施，為全國企業提供互聯網專線級別的高質量網絡。目前已開通31個CENI節點和12個SD-WAN POP點建設，PoP點完成端到端網絡性能、網絡流量帶寬、PoP點故障自動切換、網絡監控和可視化等性能與功能測試，實現CPE端到端時延抖動控制在1ms以內、實現網絡0丟包；PoP點間帶寬可達到500Mbps，完成滿足大帶寬應用需求，重在實現廣覆蓋、便捷接入、快速部署、靈活調度和安全可靠的工業外網服務。在社會意義方面：在網絡行業產學研活動領域，2019年至2021年期間，牽頭舉辦SD-WAN峰會、雲網融合峰會、白盒網絡、算力網絡等各類研討會20餘次，同來自工信部、中國通信學會的領導、中國工程院院士、高校與企業專家學者深化交流合作，持續推動SDN技術產業與技術發展，促進雲網融合一體化，助推全球化企業加速數字絲路。

7. 推廣前景以及存在的問題和改進方向

開放協同可控的軟件定義網絡控制系統，瞄準「網絡2030」發展趨勢與國際前沿，面對白盒化開放、全維度協同、確定性可控三大科學問題，基於SDN、雲網融合、SRv6等開展深入研究，突破原創性、顛覆性技術，構建軟件定義的服務定製雲網融合系統，促進成果在電信、金融、製造等重大領域中落地，打造全球網絡通信科技發展的策源地。尤其是在網絡與實體經濟深度融合的背景下，工業互聯網需要滿足低時延、確定性時延、網絡安全、網絡業務定製、萬億級的連接等多方面的工業需求，需要採用軟件定義網絡等新的技術架構來解決工業互聯網領域的網絡挑戰。開放協同可控的軟件定義網絡控制系統能夠加強工業互聯網網絡的集中管控能力，實現了網絡資源調度的智能化和差異化和實時控制等問題，有助於完善工業系統診斷、預測、決策和控制等智能化功能，將助理我國工業互聯網的發展與建設。

重點闡明

主要技術指標、解決行業痛點/技術難點的主要技術要點、技術方案實施優勢、突破性、創新性等。一、率先創新性地提出服務定製網絡體系架構，研究攻關組網核心技術，滿足實體經濟差異化按需服務的網絡需求。

（1）創新性地設計了高性能、可擴展控制平面，提供運營商級端到端確定性可控能力。開展運營商規模的跨域異構的控制平面設計，採用異構網絡的抽象建模方法，抽象其底層工作邏輯，結合控制論的思想，構建閉環反饋控制架構，提出大規模、可擴展的控制平面建模理論；採用面向業務創建應用的設計思路，設計具有微服務能力的通用協同控制架構，實現高性能、微服務、集群化的控制器研發；基於強化學習設計流量調度算法與網絡控制策略，實現對網絡的智能控制。（2）創新性實現白盒化開放、可重構、高效率數據平面，提供協議無關可編程、異構芯片兼容能力。在白盒化數據面架構設計中，開展我國首次運營商IP網絡白盒NOS功能設計。研製白盒化、協議無關高速轉發設備，使用高性能、可編程交換芯片，實現轉發可控，性能高效，高吞吐量情況下的解耦。採用協議無關/可編程方式，以實現設備的深度開放解耦，推進廠商無關、異構組網、增量式部署。同時支持開源網絡設備的操作系統，實現面向運營商場景的白盒化、可重構、高效率的數據平面技術支持。

（3）設計智能跨域智能編排平面架構，基於SDN對網和雲進行端到端編排，實現資源的統一管控和業務的按需服務。運用機器學習和控制理論實現端到端的網絡統一管控與編排，以流為粒度有效識別雲內業務，業務可按需定製網絡SLA指標，通過編排系統滿足帶寬、時延等的差異化需求。在算法面實現多項突破，實現虛擬網絡功能智能供給編排策略、業務識別及調度等算法突破，基於GBDT算法構建流量預測模型和多屬性的信息無感知協同流分類方法，實現網絡業務流量精準快速分類。

二、研製Service Mesh的微服務化大網級網絡操作系統及多雲互聯平台，提供路徑、帶寬、時延等確定性可控能力，提供差異化QoS服務，引領SDN技術創新發展，推動完善產業生態鏈。

（1）研製基於Service Mesh的微服務化大網級網絡操作系統，提供靈活可擴展能力。針對傳統單體式控制器架構功能緊耦合、運維困難問題，設計了新型微服務控制器系統架構，實現操作系統功能組件化、自動化、鬆耦合，網絡新功能上線部署時間由小時級縮短到分鐘級。成功研發了大網級網絡操作系統（CNOS），並在此基礎上，研製了全球首個基於Service Mesh的微服務化大網級網絡操作系統，已支持華為、新華三、中興等多廠商、多設備形態，已涵蓋數據中心、骨幹、城域等多場景，同時，支持確定性、SRv6等新型能力，保持全球領先水平。

（2）構建軟件定義的異構多雲交換互聯平台，實現平台、廠商的互聯與協同。突破大規模多雲交換核心關鍵技術，構建了軟件定義的異構多雲融合互聯平台，已實現與阿里雲、騰訊雲、亞馬遜AWS等公有雲平台互聯與協同；已突破運營商智能城域網核心技術，配合中國聯通成功完成運營商智能城域網測試與示範驗證，實現與主流廠商設備對接。

（3）引入微服務化、集群等技術與算法，支持運營商級全場景一體化雲網統一控制，提升網絡操作系統性能。針對運營商級網絡場景複雜、設備種類繁多等問題，實現了骨幹網、城域網、接入網、數據中心網絡的全場景控制，併兼容華為、華三等異構廠家設備，可滿足運營商級全業務場景需求。針對運營商級大規模網絡控制性能需求，實現了1000個節點以上大網規模設備控制、TB級網絡狀態容量、毫秒級主備倒換、分鐘級開通時間部署時間，實現了網絡操作系統性能大尺度提升。同時支持面向工業互聯網、專用場景網絡、天地一體化網絡等場景的定製化服務能力。 三、基於未來網絡試驗設施CENI搭建網絡創新試驗環境，部署開放協同可控的軟件定義網絡控制系統面向生產性互聯網對骨幹網絡的融合需求，設計了一套面向服務定製的大規模雲網融合骨幹網架構，基於網絡操作系統（CNOS）實現了對白盒交換設備的大網控制，這是全球首次採用白盒交換機代替傳統路由器構建廣域骨幹網的案例，將加速推動互聯網變革為一個可確保服務質量、安全可靠、低成本、靈活可定製的全新網絡。基於CENI網絡搭建了確定性網絡創新試驗環境，聯合華為成功進行了確定性IP（DIP）試驗，首次實現了跨2000公里以上，30微秒以內的時延抖動控制，可以滿足未來工業自動化、工業遙操作、全息通信、空間網絡等業務微秒級時延抖動保障需求。