SDN基本特點是轉發控制分(fēn)離(lí)和可編程的集中(zhōng)控制。由于列車(chē)網絡相對封閉，規模有限，因此十分(fēn)适合SDN技術的應用。由于列車(chē)網絡在網絡連接、拓撲結構和冗餘控制方面具有特殊要求，因此無法将現有SDN解決方案（交換機、控制器、協議等）直接應用于ETB的組網，必須針對ETB的特點提出新的處理機制和協議。本文将基于SDN的ETB網絡簡稱爲SD-ETB。 一(yī)、SD-ETB網絡設計原則    （1）ETB和SDN的主要差異
      SDN機制無法直接用于ETB組網，主要原因是兩種網絡在拓撲依賴、控制方式和交換設備模型方面具有較大(dà)差異，如下(xià)表所示。    （2）SD-ETB設計原則
     由于ETB和标準SDN網絡具有較大(dà)差異，因此SD-ETB的設計必須考慮ETB組網的基本特點，滿足列車(chē)網絡對動态重構、冗餘控制等特殊要求。我(wǒ)(wǒ)們認爲SD-ETB的的設計原則包括以下(xià)幾點。      一(yī)是兼容ETB物(wù)理層規範。ETB物(wù)理層規範除了定義以太網鏈路的物(wù)理層規範外(wài)（全雙工(gōng)100M以太網），還包括車(chē)廂之間的物(wù)理連接形式。如果每個ETBN采用SDN交換的方式實現，那麽ETB定義的車(chē)廂間走線形式無法支持每個交換設備通過專用的控制接口與SDN控制器連接，因此标準的SDN基于LLDP協議的拓撲發現機制無法工(gōng)作，必須提出新的拓撲發現機制。      二是采用動态的IP地址分(fēn)配形式。ETB規範的特點就是支持具有不同來源的車(chē)輛（consist）能夠根據需求編組形成新的列車(chē)，因此每個車(chē)輛中(zhōng)網絡設備的IP地址不能預先配置，以防止IP地址沖突。因此ETB在初運行時爲每個ETBN和車(chē)輛子網（CN）統一(yī)分(fēn)配ID，由這些ID來構成運行時的IP地址。标準SDN網絡在建立南(nán)向接口通道（如openflow通道）時首先要求每個交換機都有自己的IP地址，而這個假設在ETB中(zhōng)無法成立。由于SDN網絡中(zhōng)最大(dà)限度減小(xiǎo)分(fēn)布式協議的使用，因此标準ETB網絡中(zhōng)基于TTDP協議的全分(fēn)布式ID分(fēn)配和IP地址生(shēng)成機制需要被SD-ETB中(zhōng)新的集中(zhōng)控制的IP地址分(fēn)配機制取代。      三是SD-ETB部署對端系統和應用保持透明。列車(chē)網絡上具有大(dà)量的網絡端節點，這些端節點或直接接在ETB子網上，或接在通過ETB子網互聯的各CN子網上。這些端節點上部署各種狀态檢測、車(chē)輛運行控制和多媒體(tǐ)應用。用SD-ETB取代現有ETB隻能定位在列車(chē)網絡基礎設施升級，必須對端節點及其應用透明，因此SD-ETB在IP地址編碼規則，ARP地址解析、組播通信，傳輸層協議等方面必須保持與ETB一(yī)緻。      四是SD-ETB具有增強的冗餘控制能力。面向環形拓撲，支持拓撲發現及環網工(gōng)作狀态的自動監測。當鏈路和交換節點發生(shēng)故障後，能夠實現ms級的轉發路徑倒換，保證關鍵業務的不中(zhōng)斷傳輸。特别是SDN控制器應具備冗餘功能，避免SDN集中(zhōng)控制帶來的單點故障。      五是簡化的交換設備（ETBN）實現。SDN将交換設備的可控制功能（智能）提取到控制器上實現，每個ETBN隻需支持南(nán)向接口協議（如openflow）的配置。因此SD-ETB網絡中(zhōng)的ETBN實現與現有ETBN實現有兩點區别。一(yī)是建立明确的Match-action轉發層抽象，爲控制器的編程提供基礎；二是隻支持簡單的無狀态的網絡協議， 二、SD-ETB網絡的實現原理    （1）SD-ETB的組成
     SD-ETB主要由N個環形連接的軟件定義ETBN節點（SD-ETBN）以及兩個以上的SD-ETB控制器組成，如圖1所示。每個車(chē)輛中(zhōng)包含1個或多個SD-ETBN，每個ETBN可能連接1個或多個車(chē)輛網絡（CN）。ETB網絡變成SD-ETB對CN透明。      多個SD-ETB網絡控制器通過協商(shāng)産生(shēng)一(yī)個主SD-ETB控制器，其餘作爲從SD-ETB控制器。主SD-ETB控制器負責網絡拓撲發現，IP地址分(fēn)配，轉發表下(xià)載和ETB環檢測等功能。每個SD-ETBN設備支持openflow1.3協議，支持SD-ETB控制器對其進行流表的配置。    （2）SD-ETB的核心機制
     SD-ETB解決方案的主要機制包含4項關鍵的處理機制，即環網控制器選舉RCE（RingController Election）、環網拓撲發現RTD（Ring Topology Discovery），環網狀态遙測RST（Ring StatusTelemetry）以及環網彈性轉發RRF（Ring Resilient Forwarding），如下(xià)表所示。      我(wǒ)(wǒ)們将基于開(kāi)源的Floodlight控制器和openbox-S4平台實現SD-ETB的基本功能，并通過擴展openbox-S4中(zhōng)的FAST流水線将TSN功能集成到環形ETB中(zhōng)。