SDN基本特點是轉發控制分離和(hé)可編程的集中控制。由于列車網絡相對(duì)封閉，規模有限，因此十分适合SDN技術的應用(yòng)。由于列車網絡在網絡連接、拓撲結構和(hé)冗餘控制方面具有特殊要求，因此無法将現(xiàn)有SDN解決方案（交換機、控制器、協議(yì)等）直接應用(yòng)于ETB的組網，必須針對(duì)ETB的特點提出新的處理(lǐ)機制和(hé)協議(yì)。本文(wén)将基于SDN的ETB網絡簡稱爲SD-ETB。 一、SD-ETB網絡設計(jì)原則    （1）ETB和(hé)SDN的主要差異
      SDN機制無法直接用(yòng)于ETB組網，主要原因是兩種網絡在拓撲依賴、控制方式和(hé)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(jì)原則
     由于ETB和(hé)标準SDN網絡具有較大(dà)差異，因此SD-ETB的設計(jì)必須考慮ETB組網的基本特點，滿足列車網絡對(duì)動态重構、冗餘控制等特殊要求。我們認爲SD-ETB的的設計(jì)原則包括以下(xià)幾點。      一是兼容ETB物理(lǐ)層規範。ETB物理(lǐ)層規範除了(le)定義以太網鏈路的物理(lǐ)層規範外(wài)（全雙工(gōng)100M以太網），還包括車廂之間的物理(lǐ)連接形式。如果每個ETBN采用(yòng)SDN交換的方式實現(xiàn)，那麽ETB定義的車廂間走線形式無法支持每個交換設備通過專用(yòng)的控制接口與SDN控制器連接，因此标準的SDN基于LLDP協議(yì)的拓撲發現(xiàn)機制無法工(gōng)作(zuò)，必須提出新的拓撲發現(xiàn)機制。      二是采用(yòng)動态的IP地址分配形式。ETB規範的特點就是支持具有不同來(lái)源的車輛（consist）能(néng)夠根據需求編組形成新的列車，因此每個車輛中網絡設備的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(shí)爲每個ETBN和(hé)車輛子網（CN）統一分配ID，由這(zhè)些(xiē)ID來(lái)構成運行時(shí)的IP地址。标準SDN網絡在建立南向接口通道(dào)（如openflow通道(dào)）時(shí)首先要求每個交換機都有自(zì)己的IP地址，而這(zhè)個假設在ETB中無法成立。由于SDN網絡中最大(dà)限度減小(xiǎo)分布式協議(yì)的使用(yòng)，因此标準ETB網絡中基于TTDP協議(yì)的全分布式ID分配和(hé)IP地址生成機制需要被SD-ETB中新的集中控制的IP地址分配機制取代。      三是SD-ETB部署對(duì)端系統和(hé)應用(yòng)保持透明(míng)。列車網絡上(shàng)具有大(dà)量的網絡端節點，這(zhè)些(xiē)端節點或直接接在ETB子網上(shàng)，或接在通過ETB子網互聯的各CN子網上(shàng)。這(zhè)些(xiē)端節點上(shàng)部署各種狀态檢測、車輛運行控制和(hé)多媒體應用(yòng)。用(yòng)SD-ETB取代現(xiàn)有ETB隻能(néng)定位在列車網絡基礎設施升級，必須對(duì)端節點及其應用(yòng)透明(míng)，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(yì)等方面必須保持與ETB一緻。      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(xiàn)及環網工(gōng)作(zuò)狀态的自(zì)動監測。當鏈路和(hé)交換節點發生故障後，能(néng)夠實現(xiàn)ms級的轉發路徑倒換，保證關鍵業務的不中斷傳輸。特别是SDN控制器應具備冗餘功能(néng)，避免SDN集中控制帶來(lái)的單點故障。      五是簡化的交換設備（ETBN）實現(xiàn)。SDN将交換設備的可控制功能(néng)（智能(néng)）提取到(dào)控制器上(shàng)實現(xiàn)，每個ETBN隻需支持南向接口協議(yì)（如openflow）的配置。因此SD-ETB網絡中的ETBN實現(xiàn)與現(xiàn)有ETBN實現(xiàn)有兩點區(qū)别。一是建立明(míng)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(yì)， 二、SD-ETB網絡的實現(xiàn)原理(lǐ)    （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(shàng)的SD-ETB控制器組成，如圖1所示。每個車輛中包含1個或多個SD-ETBN，每個ETBN可能(néng)連接1個或多個車輛網絡（CN）。ETB網絡變成SD-ETB對(duì)CN透明(míng)。      多個SD-ETB網絡控制器通過協商産生一個主SD-ETB控制器，其餘作(zuò)爲從(cóng)SD-ETB控制器。主SD-ETB控制器負責網絡拓撲發現(xiàn)，IP地址分配，轉發表下(xià)載和(hé)ETB環檢測等功能(néng)。每個SD-ETBN設備支持openflow1.3協議(yì)，支持SD-ETB控制器對(duì)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(lǐ)機制，即環網控制器選舉RCE（RingController Election）、環網拓撲發現(xiàn)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控制器和(hé)openbox-S4平台實現(xiàn)SD-ETB的基本功能(néng)，并通過擴展openbox-S4中的FAST流水(shuǐ)線将TSN功能(néng)集成到(dào)環形ETB中。