SDN基本特點是(shì)轉發控制分離和(hé / huò)可編程的(de)集中控制。由于(yú)列車網絡相對封閉，規模有限，因此十分适合SDN技術的(de)應用。由于(yú)列車網絡在(zài)網絡連接、拓撲結構和(hé / huò)冗餘控制方面具有特殊要(yào / yāo)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(yú)ETB的(de)組網，必須針對ETB的(de)特點提出(chū)新的(de)處理機制和(hé / huò)協議。本文将基于(yú)SDN的(de)ETB網絡簡稱爲(wéi / wèi)SD-ETB。 一、SD-ETB網絡設計原則    （1）ETB和(hé / huò)SDN的(de)主要(yào / yāo)差異
      SDN機制無法直接用于(yú)ETB組網，主要(yào / yāo)原因是(shì)兩種網絡在(zài)拓撲依賴、控制方式和(hé / huò)交換設備模型方面具有較大(dà)差異，如下表所示。    （2）SD-ETB設計原則
     由于(yú)ETB和(hé / huò)标準SDN網絡具有較大(dà)差異，因此SD-ETB的(de)設計必須考慮ETB組網的(de)基本特點，滿足列車網絡對動态重構、冗餘控制等特殊要(yào / yāo)求。我們認爲(wéi / wèi)SD-ETB的(de)的(de)設計原則包括以(yǐ)下幾點。      一是(shì)兼容ETB物理層規範。ETB物理層規範除了(le／liǎo)定義以(yǐ)太網鏈路的(de)物理層規範外（全雙工100M以(yǐ)太網），還包括車廂之(zhī)間的(de)物理連接形式。如果每個(gè)ETBN采用SDN交換的(de)方式實現，那麽ETB定義的(de)車廂間走線形式無法支持每個(gè)交換設備通過專用的(de)控制接口與SDN控制器連接，因此标準的(de)SDN基于(yú)LLDP協議的(de)拓撲發現機制無法工作，必須提出(chū)新的(de)拓撲發現機制。      二是(shì)采用動态的(de)IP地(dì / de)址分配形式。ETB規範的(de)特點就(jiù)是(shì)支持具有不(bù)同來(lái)源的(de)車輛（consist）能夠根據需求編組形成新的(de)列車，因此每個(gè)車輛中網絡設備的(de)IP地(dì / de)址不(bù)能預先配置，以(yǐ)防止IP地(dì / de)址沖突。因此ETB在(zài)初運行時(shí)爲(wéi / wèi)每個(gè)ETBN和(hé / huò)車輛子(zǐ)網（CN）統一分配ID，由這(zhè)些ID來(lái)構成運行時(shí)的(de)IP地(dì / de)址。标準SDN網絡在(zài)建立南向接口通道(dào)（如openflow通道(dào)）時(shí)首先要(yào / yāo)求每個(gè)交換機都有自己的(de)IP地(dì / de)址，而(ér)這(zhè)個(gè)假設在(zài)ETB中無法成立。由于(yú)SDN網絡中最大(dà)限度減小分布式協議的(de)使用，因此标準ETB網絡中基于(yú)TTDP協議的(de)全分布式ID分配和(hé / huò)IP地(dì / de)址生成機制需要(yào / yāo)被SD-ETB中新的(de)集中控制的(de)IP地(dì / de)址分配機制取代。      三是(shì)SD-ETB部署對端系統和(hé / huò)應用保持透明。列車網絡上(shàng)具有大(dà)量的(de)網絡端節點，這(zhè)些端節點或直接接在(zài)ETB子(zǐ)網上(shàng)，或接在(zài)通過ETB子(zǐ)網互聯的(de)各CN子(zǐ)網上(shàng)。這(zhè)些端節點上(shàng)部署各種狀态檢測、車輛運行控制和(hé / huò)多媒體應用。用SD-ETB取代現有ETB隻能定位在(zài)列車網絡基礎設施升級，必須對端節點及其應用透明，因此SD-ETB在(zài)IP地(dì / de)址編碼規則，ARP地(dì / de)址解析、組播通信，傳輸層協議等方面必須保持與ETB一緻。      四是(shì)SD-ETB具有增強的(de)冗餘控制能力。面向環形拓撲，支持拓撲發現及環網工作狀态的(de)自動監測。當鏈路和(hé / huò)交換節點發生故障後，能夠實現ms級的(de)轉發路徑倒換，保證關鍵業務的(de)不(bù)中斷傳輸。特别是(shì)SDN控制器應具備冗餘功能，避免SDN集中控制帶來(lái)的(de)單點故障。      五是(shì)簡化的(de)交換設備（ETBN）實現。SDN将交換設備的(de)可控制功能（智能）提取到(dào)控制器上(shàng)實現，每個(gè)ETBN隻需支持南向接口協議（如openflow）的(de)配置。因此SD-ETB網絡中的(de)ETBN實現與現有ETBN實現有兩點區别。一是(shì)建立明确的(de)Match-action轉發層抽象，爲(wéi / wèi)控制器的(de)編程提供基礎；二是(shì)隻支持簡單的(de)無狀态的(de)網絡協議， 二、SD-ETB網絡的(de)實現原理    （1）SD-ETB的(de)組成
     SD-ETB主要(yào / yāo)由N個(gè)環形連接的(de)軟件定義ETBN節點（SD-ETBN）以(yǐ)及兩個(gè)以(yǐ)上(shàng)的(de)SD-ETB控制器組成，如圖1所示。每個(gè)車輛中包含1個(gè)或多個(gè)SD-ETBN，每個(gè)ETBN可能連接1個(gè)或多個(gè)車輛網絡（CN）。ETB網絡變成SD-ETB對CN透明。      多個(gè)SD-ETB網絡控制器通過協商産生一個(gè)主SD-ETB控制器，其餘作爲(wéi / wèi)從SD-ETB控制器。主SD-ETB控制器負責網絡拓撲發現，IP地(dì / de)址分配，轉發表下載和(hé / huò)ETB環檢測等功能。每個(gè)SD-ETBN設備支持openflow1.3協議，支持SD-ETB控制器對其進行流表的(de)配置。    （2）SD-ETB的(de)核心機制
     SD-ETB解決方案的(de)主要(yào / yāo)機制包含4項關鍵的(de)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(yǐ)及環網彈性轉發RRF（Ring Resilient Forwarding），如下表所示。      我們将基于(yú)開源的(de)Floodlight控制器和(hé / huò)openbox-S4平台實現SD-ETB的(de)基本功能，并通過擴展openbox-S4中的(de)FAST流水線将TSN功能集成到(dào)環形ETB中。