SDN基本特點是轉發控制分離和可編程的集中控制。由于列車網絡相(xiàng)對封閉，規模有限，因此十分适合SDN技(jì)術(shù)的應用。由于列車網絡在網絡連接、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(jī)、控制器(qì)、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(jī)制和協議。本文将基于SDN的ETB網絡簡稱為(wèi)SD-ETB。 一(yī)、SD-ETB網絡設計原則    （1）ETB和SDN的主要差異
      SDN機(jī)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，滿足列車網絡對動态重構、冗餘控制等特殊要求。我們認為(wèi)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(lù)的物(wù)理層規範外（全雙工(gōng)100M以太網），還(hái)包括車廂之間的物(wù)理連接形式。如果每個(gè)ETBN采用SDN交換的方式實現，那麽ETB定義的車廂間走線形式無法支持每個(gè)交換設備通(tōng)過專用的控制接口與SDN控制器(qì)連接，因此标準的SDN基于LLDP協議的拓撲發現機(jī)制無法工(gōng)作，必須提出新的拓撲發現機(jī)制。      二是采用動态的IP地址分配形式。ETB規範的特點就(jiù)是支持具有不同來源的車輛（consist）能(néng)夠根據需求編組形成新的列車，因此每個(gè)車輛中網絡設備的IP地址不能(néng)預先配置，以防止IP地址沖突。因此ETB在初運行時為(wèi)每個(gè)ETBN和車輛子網（CN）統一(yī)分配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(tōng)道（如openflow通(tōng)道）時首先要求每個(gè)交換機(jī)都有自(zì)己的IP地址，而這個(gè)假設在ETB中無法成立。由于SDN網絡中最大限度減小(xiǎo)分布式協議的使用，因此标準ETB網絡中基于TTDP協議的全分布式ID分配和IP地址生(shēng)成機(jī)制需要被SD-ETB中新的集中控制的IP地址分配機(jī)制取代。      三是SD-ETB部署對端系統和應用保持透明。列車網絡上(shàng)具有大量的網絡端節點，這些端節點或直接接在ETB子網上(shàng)，或接在通(tōng)過ETB子網互聯的各CN子網上(shàng)。這些端節點上(shàng)部署各種狀态檢測、車輛運行控制和多(duō)媒體應用。用SD-ETB取代現有ETB隻能(néng)定位在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IP地址編碼規則，ARP地址解析、組播通(tōng)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(néng)力。面向環形拓撲，支持拓撲發現及環網工(gōng)作狀态的自(zì)動監測。當鏈路(lù)和交換節點發生(shēng)故障後，能(néng)夠實現ms級的轉發路(lù)徑倒換，保證關鍵業(yè)務的不中斷傳輸。特别是SDN控制器(qì)應具備冗餘功能(néng)，避免SDN集中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(néng)（智能(néng)）提取到(dào)控制器(qì)上(shàng)實現，每個(gè)ETBN隻需支持南(nán)向接口協議（如openflow）的配置。因此SD-ETB網絡中的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，為(wèi)控制器(qì)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(gè)環形連接的軟件(jiàn)定義ETBN節點（SD-ETBN）以及兩個(gè)以上(shàng)的SD-ETB控制器(qì)組成，如圖1所示。每個(gè)車輛中包含1個(gè)或多(duō)個(gè)SD-ETBN，每個(gè)ETBN可能(néng)連接1個(gè)或多(duō)個(gè)車輛網絡（CN）。ETB網絡變成SD-ETB對CN透明。      多(duō)個(gè)SD-ETB網絡控制器(qì)通(tōng)過協商産生(shēng)一(yī)個(gè)主SD-ETB控制器(qì)，其餘作為(wèi)從(cóng)SD-ETB控制器(qì)。主SD-ETB控制器(qì)負責網絡拓撲發現，IP地址分配，轉發表下(xià)載和ETB環檢測等功能(néng)。每個(gè)SD-ETBN設備支持openflow1.3協議，支持SD-ETB控制器(qì)對其進行流表的配置。    （2）SD-ETB的核心機(jī)制
     SD-ETB解決方案的主要機(jī)制包含4項關鍵的處理機(jī)制，即環網控制器(qì)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。      我們将基于開(kāi)源的Floodlight控制器(qì)和openbox-S4平台實現SD-ETB的基本功能(néng)，并通(tōng)過擴展openbox-S4中的FAST流水(shuǐ)線将TSN功能(néng)集成到(dào)環形ETB中。