Bài tập lớn ứng dụng sdn trong mạng 5g

22 Trang 6 DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt API Application Program Interface Giao diện lập trình ứng dụng BBU Baseband Unit Đơn vị băng tần cơ sở BS Base S

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN ỨNG DỤNG SDN TRONG MẠNG 5G

Lớp : Kỹ thuật viễn thông 1 – K61

Thành viên : 1 Lại Văn Hoàn

2 Dương Hữu Cường

3 Nguyễn Văn Đạt

Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Việt Hà

Hà Nội, 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH VẼ 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT 6

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 5G 9

1.1 Giới thiệu về thế hệ mạng di động 5G 9

1.2 Kiến trúc mạng tổng quan 11

1.3 Tổng quan về mạng lõi trong 5G 12

1.3.1 Các nghiên cứu trước đây về đo lường chất lượng dịch vụ …… 12

1.3.2 Giao thức trong EPC (GPRS Tunning Protocol) 13

1.3.3 Mạng lõi cho 5G 13

1.3.3.1 Chức năng hệ thống 13

1.3.3.2 Mặt phẳng điều khiển 15

1.3.3.3 Mặt phẳng dữ liệu ……… 16

CHƯƠNG 2 MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM SDN VÀ CHỨC NĂNG ẢO HÓA MẠNG NFV 17

2.1 Mạng định nghĩa bằng phần mềm SDN Software Defined Network 17

2.1.1 Kiến trúc của SDN 17

2.1.2 OpenFlow Switch 19

2.2 Ảo hóa chức năng mạng – Network Function Virtualazation (NFV) 22

2.2.1 Hàm chức năng mạng đã được ảo hóa – VNF 23

2.2.2 Khối hạ tầng ảo hóa chức năng mạng – NFVI 24

2.2.3 Khối điều phối và quản lý NFV M&O 26

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA SDN TRONG MẠNG DI ĐỘNG 5G 27

3.1 Quản lý phổ hiệu quả 27

3.2 Có khả năng lập trình mạng 29

3.3 Mạng cắt lát 30

3.4 Mạng siêu dày đặc 32

KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc mạng 5G tổng quan 11

Hình 1.2 Kiến trúc của EPC trong hệ thống truy cập 3GPP 12

Hình 1.3 Kiến trúc EPC cho 5G 14

Hình 1.4 Phân loại gói và định tuyến trong mặt phẳng dữ liệu 16

Hình 2.1 Kiến trúc SDN 17

Hình 2.2 Kiến trúc OpenFlow Switch 19

Hình 2.3 Quan hệ giữa Controller và thiết bị OpenFlow Switch 21

Hình 2.4 Kiến trúc của NFV 23

Hình 2.5 Kiến trúc VNF 24

Hình 2.6 Các miền của NFVI 25

Hình 3.1 Kiến trúc HetNet 5G được hỗ trợ bởi HAS 27

Hình 3.2 Hoạt động giữa bộ điều khiển và trạm gốc 28

Hình 3.3 Các khối trong quy trình lập trình mạng 29

Hình 3.4 Kiến trúc mạng cắt lát 30

Hình 3.5 Kiến trúc mạng cắt lát SDN 32

Hình 3.6 Kiến trúc mạng UUDN 35

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các chỉ số hiệu suất chính 10

Bảng 2.1 So sánh mạng truyền thống và mạng sử dụng NFV 22

Bảng 3.1 Bảng so sánh mạng truyền thống và UDN 33

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

D2D Device to Devide Kỹ thuật kết nối từ thiết bị

tới thiết bị EPC Evolved Packet Core Lõi gói phát triển EPS Evolved Packet System Hệ thống gói phát triển GTP Gprs Tunning Protocol Giao thức đường hầm

Server thuê bao nhà

M2M Machine to Machine Tương tác giữa máy với

máy MBB Mobile Broad Band Băng thông rộng di động

NFVI Network function virtual

infrastion

Hạ tầng ảo hóa mạng

NFV M&O Network function virtual

Manager & ochestration

Khối điều phối và quản lý

OPEX Operating Expenditure Chi phí hoạt động PCRF The Policy Control and

Charging Rules Function

Khối tính cước và điều

khiển chính sách PDN-GW Packet Data Node Gateway Cổng nút dữ liệu gói

SDN Software Defined Network Mạng định nghĩa bằng

phần mềm

VIM Virtual Interfraction

Manager

Quản lý hạ tầng ảo

MỞ ĐẦU

Sự phát triển theo cấp số nhân của các dịch vụ video di động (ví dụ: YouTube và Mobile TV) trên các thiết bị thông minh và những tiến bộ trong Internet of Things (IoT) đã kích hoạt các sáng kiến toàn cầu nhằm phát triển hệ thống truyền thông di động và không dây thế hệ thứ năm (5G) Số lượng thiết bị thông minh ngày càng tăng (ví dụ: máy tính bảng và điện thoại thông minh) và số lượng ngày càng tăng của các ứng dụng di động ngốn băng thông (ví dụ: phát video trực tiếp, chơi trò chơi video trực tuyến) đòi hỏi hiệu suất phổ cao hơn so với hệ thống 4G đang đặt ra những thách thức đáng kể trong 5G Dự báo Chỉ

số Mạng Trực quan của Cisco (VNI) dự đoán rằng lưu lượng video IP sẽ chiếm 82% tổng lưu lượng truy cập Internet của người tiêu dùng vào năm 2022, tăng từ 75% vào năm 2017 Riêng lưu lượng video trên thiết bị di động sẽ chiếm 78% lưu lượng dữ liệu di động toàn cầu Trong khi lưu lượng truy cập cho thực tế ảo / thực tế tăng cường (VR / AR) sẽ tăng với Tốc độ tăng trưởng hàng năm tổng hợp (CAGR) là 82% từ năm 2017 đến năm 2022, tốc độ tăng trưởng lưu lượng truy cập của TV, máy tính bảng, điện thoại thông minh và mô-đun M2M lần lượt là 21%, 29%, 49% và 49% Sự tăng trưởng vượt bậc như vậy sẽ là kết quả của 12,3 tỷ thiết bị kết nối di động, con số này dự kiến sẽ vượt quá dân số dự kiến

8 tỷ của thế giới vào năm 2022 Kết nối 5G dự kiến sẽ tạo ra dữ liệu nhiều hơn 4,7 lần so với 4G Với những lý do trên, “ỨNG DỤNG CỦA SDN TRONG MẠNG DI ĐỘNG 5G” được chúng em chọn làm đề tài của bài tập lớn

Dù rất cố gắng trong việc tìm hiểu tài liệu, nhưng do thiếu sót về kiến thức, hạn chế tầm hiểu biết mà bài báo cáo còn nhiều thiếu khuyết Kính mong nhận được những ý kiến góp ý để chúng em hoàn thiện hơn

Các nghiên cứu được trình bày trong ba chương của báo cáo như sau:

Chương 1: Tổng quan về mạng 5G

Chương 2: Mạng định nghĩa bằng phần mềm SDN và chức năng ảo hóa mạng NFV Chương 3: Ứng dụng của SDN trong mạng 5G

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 5G

1.1 Giới thiệu về thế hệ mạng 5G

Với số lượng ngày càng tăng của các ứng dụng mới ngoài liên lạc cá nhân, thiết bị

di động có thể sẽ đạt hàng trăm tỷ cho đến khi triển khai thương mại mạng 5G Các hệ thống mạng 5G vào khoảng năm 2020 trở đi sẽ cần cung cấp dung lượng gấp 1000 lần so với các hệ thống di động 4G thương mại hiện tại Các Chỉ số Hiệu suất chính (KPI) của 5G

dự kiến sẽ bao gồm: phạm vi phủ sóng tốt hơn, phổ biến và tăng lên gần như 100% cho kết nối “mọi lúc mọi nơi”, tốc độ dữ liệu người dùng cao hơn 10–100 lần, tiết kiệm năng lượng trên 90%, một dịch vụ tổng hợp độ tin cậy và tính khả dụng là 99,999%, độ trễ qua mạng không dây End-to-End (E2E) dưới 1 ms và giảm mức điện từ trường so với LTE 5G đã được kích hoạt bởi nhu cầu ngày càng tăng mạnh mẽ trong bối cảnh xã hội được kết nối tốt với lưới điện thông minh và thành phố thông minh, các hệ thống cơ sở hạ tầng quan trọng như y tế điện tử và y tế từ xa cũng như các lĩnh vực giáo dục đang tăng lên để khai thác tổng lợi ích của kết nối không dây bằng cách 2020 Trong khi 5G dự kiến sẽ mang lại sản lượng kinh tế toàn cầu 12,3 nghìn tỷ đô la vào năm 2035, một số động lực của thị trường 5G bao gồm nhu cầu về thực tế ảo, các dịch vụ đa phương tiện như trò chơi điện tử, video 4K / 8K / 3D và ứng dụng trong thành phố thông minh, giáo dục và an toàn công cộng Các ngành công nghiệp và giới học thuật đang đón nhận 5G như một mạng tương lai cho phép các ngành công nghiệp dọc với một loạt các yêu cầu về hiệu suất và dịch vụ đa dạng

5G là viết tắt của 5th Generation – thế hệ mạng di động thứ 5 hoặc hệ thống không dây thứ 5, là thế hệ tiếp theo của công nghệ truyền thông di động sau thế hệ 4G Nó đang tạo ra cuộc cách mạng về tốc độ và độ ổn định cho thiết bị di động, xóa đi khoảng cách giữa tốc độ của băng thông không dây và cố định, cũng như làm kích hoạt làn sóng công nghệ, ứng dụng lớn chưa từng có

Dưới đây là một số tiềm năng công nghệ 5G mang lại:

• Cung cấp tốc độ dữ liệu cao cho người dùng MBB kết nối nhanh chóng mà không bị delay (độ trễ 1 ms)

• Kiểm soát tắc nghẽn và trải nghiệm người dùng tuyệt vời trong mạng siêu dày đặc (Ultra Dense Networks - UDN) mà không gặp phải sự từ chối dịch vụ do quá tải lưu lượng

• Cải thiện chất lượng trải nghiệm (Quality of Experience – QoE) cung cấp tốc độ dữ liệu

ít nhất là 100 Mb/s cho đường xuống và 20 Mb/s cho đường lên trong khi độ trễ không thay đổi dưới 100 ms Tối ưu hóa được chi phí và tiêu thụ điện năng

• Nâng cao chất lượng phục vụ (QoS) để đưa ra những dịch vụ với yêu cầu cao về độ trễ và

độ tin cậy

• Tính linh hoạt và khả năng mở rộng để tích hợp các công nghệ tiên tiến và hỗ trợ các mạng kế thừa

Bảng 1.1 Các chỉ số hiệu suất chính

Yêu cầu Giá trị kỳ vọng

Tốc độ dữ liệu đỉnh Đường lên: 20 Gbps

Đường xuống: 10Gbps

URLLC: 1ms Thiết bị kết nối 3000000/ AP

Khối lượng dữ liệu 9 Gb/host (chu kỳ bận)

500 Gb/thuê bao/ người đăng ký

1.2 Kiến trúc mạng tổng quan

Hình 1.1: Cấu trúc mạng 5G tổng quan

Cấu trúc tổng quan của mạng 5G được mô tả trong hình dưới đây Vì 5G là mạng không đồng nhất nên trong cấu trúc của nó gồm Macrocell, Microcell, Small cell và các Relay

Giao tiếp thiết bị đến thiết bị (D2D) đề cập đến giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị, cho phép thay đổi user plane traffic của người dùng mà không cần thông qua cơ sở hạ tầng mạng

Massive Machine Communications (MMC) (truyền thông máy tính đại chúng) sẽ hình thành nên nền tảng của IoT với nhiều lĩnh vực bao gồm công nghiệp ô tô, an toàn công cộng, dịch vụ khẩn cấp và lĩnh vực y tế

Moving Network (Mạng chuyển động - MM) sẽ tăng cường và mở rộng liên kết với nhau với số lượng lớn thiết bị truyền thông di chuyển chung

Ultra Desen Network (Mạng siêu dày đặc) sẽ là động lực chính với các mục tiêu như tăng dung lượng, tăng hiệu suất năng lượng của các liên kết vô tuyến và cho phép khai thác tốt hơn các phổ tần chưa được sử dụng

Ultra Reliable Network (Mạng siêu đáng tin cậy) sẽ cho phép mức độ sẵn sàng, khả dụng cao

Mạng 5G sử dụng Massive MIMO bao gồm nhiều anten để tối ưu Hệ thống Massive MIMO sử dụng các mảng anten chứa vài trăm anten cùng hoạt động một lúc, khe tần số phục vụ cho hàng chục thiết bị đầu cuối Ảo hóa chức năng mạng kích hoạt mạng đám mây (NFV Enable NW Cloud) bao gồm: UPE và CPE thực hiện các chức năng lớp cao hơn liên quan đến người dùng và mặt phẳng tương ứng

1.3 Tổng quan về mạng lõi trong 5G

1.3.1 Các nghiên cứu trước đây về đo lường chất lượng dịch vụ

Hình 1.2: Kiến trúc của EPC trong hệ thống truy cập 3GPP

EPC gồm các thành phần MME, HSS, S-GW, P-GW, PCRF

Trong đó chức năng các khối như sau:

• MME (Thực thể quản lý di động): là một nút điều khiển để xử lý quá trình báo hiệu giữa

UE và mạng lõi, nó chịu trách nhiệm cho tất cả chức năng của mặt phẳng điều khiển liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên MME hỗ trợ các quá trình sau:

- Các thủ tục an ninh: Liên quan đến nhận thực người sử dụng đầu cuối cũng như khởi đầu các giải thuật mật mã và bảo vệ tính toàn vẹn

- Xử lý phiên giữa UE đến mạng: Liên quan đến tất cả các thủ tục báo hiệu để thiết lập ngữ cảnh số liệu gọi và đàm phán các thông số liên quan như QoS

- Quản lý di động khi UE rỗi: Liên quan đến quá trình cập nhật vùng theo bám (TA) để

có thể tìm gọi đầu cuối cho các phiên vào

• S-GW (Cổng phục vụ): là điểm kết cuối của giao diện số liệu gói tới E-UTRAN S-GW

đóng vai trò như một neo di động nội hạt cho các kênh mang số liệu khi UE chuyển động giữa các eNodeB

• P-GW (Cổng mạng số liệu gói): giống như S-GW, P-GW là điểm kết cuối của giao diện

số liệu gói đến mạng số liệu gói (PDN) Với vai trò là một điểm neo cho các phiên đến các mạng số liệu gói bên ngoài

• PCRF (Chức năng các quy tắc chính sách và tính cước): chịu trách nhiệm quyết định

điều khiển chính sách cũng như điều khiển các chức năng tính cước theo luồng nằm trong P-GW

• HSS (Server thuê bao nhà): HSS chứ số liệu đăng ký thuê bao của người sử dụng như: hồ

sơ QoS đăng ký bởi EPS và các hạn chế truy nhập đối với chuyển mạng Ngoài ra nó cũng chứa thông tin về PDN mà UE có thể kết nối

1.3.2 Giao thức trong EPC (GPRS Tunning Protocol)

EPC sử dụng giao thức GTP, đây là giao thức cung cấp việc vận chuyển và báo hiệu

để thực hiện các chức năng quản lý di động và QoS trên các trạm cơ sở GTP là giao thức chính trong EPC, bao gồm hai mã định danh: mã định danh điểm cuối đường hầm nguồn

và đích cho đường lên và đường xuống tương ứng, cùng với tất cả các thông tin khác trong đường hầm GTP Dựa trên mặt phẳng điều khiển và người dùng, giao thức GTP có hai thành phần:

- Mặt phẳng điều khiển giao thức đường hầm GPRS (GTP-C): giao thức mặt phẳng

điều khiển hỗ trợ thiết lập các đường hầm để quản lý di động và QoS

- Mặt phẳng người dùng giao thức đường hầm GPRS (GTP-U): giao thức mặt phẳng

dữ liệu được sử dụng để triển khai các đường hầm giữa các thành phần mạng đóng vai trò

là bộ định tuyến, cụ thể là SGW, PDN-GW và phía mạng có dây của trạm gốc radio

1.3.3 Mạng lõi cho 5G

Khi triển khai 5G, với kiến trúc mạng hiện tại khó có thể đáp ứng các yêu cầu đặt

ra Vì vậy để hỗ trợ giải quyết những khó khăn này, khái niệm SDN được áp dụng vào mạng 5G Dưới đây là cấu hình mới cho backhaul và mạng lõi dựa trên công nghệ SDN/NFV

1.3.3.1 Chức năng hệ thống

Backhaul và mạng lõi được thay đổi để tích hợp các thực thể mạng lõi truyền thống vào mạng OF Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điểu khiển trong MME, SGW và PGW được phân tách; các giao diện S1 – MME, S6a và Gx thì không thay đổi MME có chức năng: xác thực UE, ủy quyền và quản lý di động trong 3GPP được giữ nguyên

Các luồng lưu lượng chuyển tiếp ở SGW dựa trên các yêu cầu từ bộ điều khiển SDN tập trung trong mạng lõi

Các thực thể SGW–D và PGW–D hoạt động như một OpenFlow Switch: OFSW1

và OFSW2

Hình 1.3: Kiến trúc của EPC trong 5G

Các chức năng chính của các thực thể:

SDN - BBU Pool: chịu trách nhiệm cân bằng tải, quản lý lưu lượng và QoS Bộ điều

khiển sẽ định tuyến lưu lượng dữ liệu tới EPC thông qua các giao diện đã được chuẩn hóa BBU được lưu trữ theo 2 cách: OF kiểm soát truy cập của các switch hoặc xử lý các BBU độc lập trong BBU pool

Bộ điều khiển cục bộ (Local Controller - LC): có chức năng phân loại gói tại SDN

– BBU tùy thuộc vào LocIP (gồm địa chỉ IP của UE và tiền tố BS) Nó kết nối với SDN bằng giao thức Open Flow

Quản lý thực thể di động (MME): là thành phần EPC ảo hóa kết nối với bộ điều

khiển SDN thông qua giao diện hướng bắc bằng giao thức OF

S/PGW – C: có chức năng như TEID ( nhận dạng điểm cuối) Địa chỉ IP của UE

sau khi nhận được truy vấn của MME thì được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu cùng với các tham số QoS của dịch vụ mạng Sau đó nó được truyền từ PCRF đến SGW–C và tài khoản người dùng

S/PGW – D: Các OFSW được điều khiển bởi bộ điều khiển SDN thông qua giao

thức OF và có nhiệm vụ chuyển tiếp lưu lượng người dùng giữa các dịch vụ BBU và IP

Bộ điều khiển SDN: là thành phần quan trọng nhất có trách nhiệm quản lý mặt

phẳng dữ liệu và định tuyến cho lưu lượng trong mặt phẳng dữ liệu Chức năng chính của

nó bao gồm duy trì thông tin tại các cổng, cân bằng tải và định tuyến lưu lượng

- Thực thi các quy tắc trong quá trình thiết lập mạng chuyên dụng

- Xác định người dùng nhờ LocIP được kết nối cùng BBU

- Xử lý tính di động khi chuyển sang BBU mới

- Giúp hỗ trợ xử lý tài nguyên trong bộ điều khiển BBU

- Các luồng có cùng IP nguồn và đích thì được tổng hợp thành một gói và được định tuyến theo một cách

- Cân bằng các luồng lưu lượng và hạn chế tắc nghẽn tại các switch

Bộ điều khiển SDN: phân loại lưu lượng thành các lớp khác nhau và triển khai QoS cho các lớp dựa trên các tham số: địa chỉ IP nguồn và đích, số cổng và giao thức tại lớp 4

và loại giá trị byte dịch vụ và thông tin tại lớp 2

1.3.3.3 Mặt phẳng dữ liệu

Hình 1.4: Phân loại gói và định tuyến trong mặt phẳng dữ liệu

PGW-D dịch địa chỉ UE mà không truy vấn bộ điều khiển SDN bằng cách lưu trữ trạng thái gói được gửi đến các dịch vụ IP và thực hiện dịch địa chỉ mạng (Network Access Translatetion - NAT) Tường lửa có thể được cấu hình hoặc danh sách truy cập có thể được cấu hình thay thế để nâng cao bảo mật Tường lửa, bộ tối ưu hóa WAN, chuyển mã cần giữa OFSW2 và các dịch vụ IP để thực thi các quy tắc bổ sung cho các luồng lưu lượng khác nhau (ví dụ như HTTP, VoIP, Video)

CHƯƠNG 2 MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM SDN VÀ

CHỨC NĂNG ẢO HÓA MẠNG NFV

2.1 Mạng định nghĩa bằng phần mềm SDN Software Defined Network

Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về mạng SDN nhưng theo ONF (Open Networking Foundation – một tổ chức phi lợi nhuận đang hỗ trợ việc phát triển SDN thông qua việc nghiên cứu các tiêu chuẩn mở phù hợp) thì mạng SDN được định nghĩa như sau: “ Mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN) là một kiểu kiến trúc mạng mới, năng động, dễ quản lý, chi phí hiệu quả, dễ thích nghi và rất phù hợp với nhu cầu mạng ngày càng tăng hiện nay Kiến trúc này phân tách phần điều khiển mạng (Control Plane) và chức năng vận chuyển

dữ liệu (Forwarding Plane hay Data Plane), điều này cho phép việc điều khiển mạng có thể lập trình được dễ dàng và cơ sở hạ tầng mạng độc lập với các ứng dụng và dịch vụ mạng”

2.1.1 Kiến trúc của SDN

Kiến trúc của SDN gồm 3 lớp riêng biệt: lớp ứng dụng, lớp điều khiển và lớp cơ sở

hạ tầng

Hình 2.1: Kiến trúc SDN

Lớp ứng dụng: Là các ứng dụng kinh doanh được triển khai trên mạng, được kết nối

tới lớp điều khiển thông qua các API, cung cấp khả năng cho phép lớp ứng dụng lập trình lại mạng (điều chỉnh các tham số trễ, băng thông, định tuyến, …) thông qua lớp điều khiển

Lớp điều khiển: Là nơi tập trung các bộ điều khiển thực hiện việc điều khiển cấu

hình mạng theo các yêu cầu từ lớp ứng dụng và khả năng của mạng Trong thực tế, SDN controller hoạt động như một hệ điều hành cho mạng Bộ điều khiển SDN là thành phần cốt lõi của một mạng SDN Nó là phần trung gian nằm giữa các thiết bị mạng và các ứng dụng mạng, đóng vai trò giao tiếp, điều khiển kết nối giữa hai thành phần này và hoạt động của mạng Mọi giao tiếp giữa các ứng dụng và thiết bị mạng phải thông qua bộ điều khiển SDN

Lớp cơ sở hạ tầng: Là các thiết bị mạng thực tế (vật lý hay ảo hóa) thực hiện việc

chuyển tiếp gói tin theo sự điều khiển của lớp điểu khiển

Với kiến trúc như trên, SDN cung cấp các khả năng:

- Lớp điều khiển có thể được lập trình trực tiếp

- Mạng được điều chỉnh, thay đổi một cách nhanh chóng thông qua việc thay đổi trên lớp điều khiển - Mạng được quản lý tập trung do phần điều khiển được tập trung trên lớp điều khiển

- Cấu hình lớp cơ sở hạ tầng có thể được lập trình trên lớp ứng dụng và truyền đạt xuống các lớp dưới Với những tính năng mới, SDN đem lại các lợi ích sau:

- Giảm CapEx: SDN giúp giảm thiểu các yêu cầu mua phần cứng theo mục đích xây dựng các dịch vụ, phần cứng mạng trên cơ sở ASIC, và hỗ trợ mô hình pay-as-yougrow để loại bỏ lãng phí cho việc dự phòng

- Giảm OpEx: thông qua các phần tử mạng đã được gia tăng khả năng lập trình, SDN giúp dễ dàng thiết kế, triển khai, quản lý và mở rộng mạng

- Truyền tải nhanh chóng và linh hoạt: giúp các tổ chức triển khai nhanh hơn các ứng dụng, các dịch vụ và cơ sở hạ tầng

- Cho phép thay đổi: cho phép các tổ chức tạo mới các kiểu ứng dụng, dịch vụ và mô hình kinh doanh, để có thể tạo ra các luồng doanh thu mới và nhiều giá trị hơn từ mạng

2.1.2 OpenFlow Switch

Khái niệm SDN đặt ra 2 vấn đề khi triển khai thực tế:

Thứ nhất, cần phải có một kiến trúc logic chung cho tất cả các switch, router và các thiết bị mạng khác được quản lý bởi bộ điều khiển SDN Thứ hai, phải có một giao thức chuẩn, bảo mật để giao tiếp giữa SDN controller và các thiết bị mạng

OpenFlow được đưa ra để giải quyết cả hai vấn để đó Đây là giao thức được sử dụng bởi bộ điều khiển SDN để thêm, cập nhật, xóa các mục và quản lý các bảng lưu lượng

Hình 2.2: Kiến trúc OpenFlow Switch

OpenFlow bao gồm ba thành phần: Flow Table, Group Table và một kênh Openflow Channel Flow Table và Group Table chứa các thông tin từ bộ điều khiển để thực hiện định tuyến các gói tin OpenFlow Channel chịu trách nhiệm liên lạc giữa bộ điều khiển và OpenFlow Switch

Flow table: giao tiếp với switch đưa ra cách xử lý flow, mỗi hành động tương ứng

với 1 flow-entry

Mỗi flow-entry trong flow table có một hành động ứng với nó và gồm 3 trường: