光網(wǎng)絡SDN化成必然趨勢

 

　　光網(wǎng)絡引入SDN技術，主要目的是通過控制與傳送解耦，采用集中控制策略，簡化現(xiàn)有光網(wǎng)絡復雜和私有的控制管理協(xié)議，通過開放網(wǎng)絡和應用層接口，提供網(wǎng)絡的可編程能力，滿足未來數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)、網(wǎng)絡虛擬化、業(yè)務靈活快捷提供、網(wǎng)絡和業(yè)務創(chuàng)新等發(fā)展需求。

 

　　當前，得益于強勁的四大驅(qū)動力，光網(wǎng)絡SDN化趨勢已十分明顯。

 

　　——云數(shù)據(jù)中心互聯(lián)

 

　　隨著云計算的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務（數(shù)據(jù)中心備份、虛擬機遷移）對于骨干和城域光網(wǎng)絡提出了大帶寬、動態(tài)靈活的業(yè)務需求，目前國內(nèi)運營商光網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)中心互聯(lián)提供的總帶寬已達到數(shù)T級別。目前，光網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)中心互聯(lián)一般采用按照最大峰值配置靜態(tài)帶寬的模式。然而，由于數(shù)據(jù)中心的帶寬需求并非一直處于高峰狀態(tài)，因此這種模式造成了用戶租用費用的高昂和運營商網(wǎng)絡資源的浪費。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的動態(tài)性還包括接入點的變化，這要求光網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心之間連接的靈活調(diào)度和動態(tài)調(diào)整。

 

　　——跨廠家設備集中管理

 

　　光網(wǎng)絡中設備數(shù)量和廠家眾多，特別是城域傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)具有海量站點，給網(wǎng)絡集中管理維護帶來極大挑戰(zhàn)。同時，由于光網(wǎng)絡物理層技術復雜，各廠家的網(wǎng)絡控制和管理協(xié)議存在不同程度的私有信息，跨廠家設備集中管理和調(diào)度難以實現(xiàn)，導致業(yè)務開通時間長、效率低，經(jīng)常一個業(yè)務開通需要數(shù)天甚至數(shù)周的時間。SDN通過轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離和網(wǎng)絡虛擬化技術，屏蔽不同廠家的轉(zhuǎn)發(fā)平面細節(jié)，提供標準接口實現(xiàn)控制器互聯(lián)，為解決多廠商光網(wǎng)絡設備集中管理和互聯(lián)互通、簡化網(wǎng)絡運維提供了新的途徑。

 

　　——異構網(wǎng)絡互通與協(xié)同

 

　　隨著寬帶網(wǎng)絡流量的快速增長，擴容成本的增加與利潤增長的放緩之間形成的“剪刀差”，成為運營商面臨的重要挑戰(zhàn)。SDN技術可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡之間的資源優(yōu)化和協(xié)同控制，有效降低路由器的容量需求，打破網(wǎng)絡容量的“瓶頸”，降低網(wǎng)絡綜合承載成本。同時，通過SDN控制器協(xié)同，可以實現(xiàn)接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等異構網(wǎng)絡的智能互通和資源聯(lián)合調(diào)度，提升流量經(jīng)營能力，提供更智能的管道服務，對于運營商和用戶而言都具有重要意義。

 

　　——網(wǎng)絡資源虛擬化

 

　　網(wǎng)絡資源虛擬化可以更好地發(fā)揮光網(wǎng)絡基礎設施的優(yōu)勢，使客戶能夠根據(jù)不同業(yè)務的應用需求，在保證服務質(zhì)量的前提下快速有效地接入和控制網(wǎng)絡資源，并使得網(wǎng)絡資源的利用達到最優(yōu)化。基于網(wǎng)絡虛擬化技術，光網(wǎng)絡可以提供兩個方面的業(yè)務開放：一方面是對運營商自身業(yè)務的開放，同一張物理網(wǎng)絡，對于政企客戶、家庭客戶、回傳網(wǎng)絡可以在邏輯上配備獨立的控制系統(tǒng)，即實現(xiàn)網(wǎng)絡的邏輯分片；另一方面是向客戶開放，提供按需調(diào)整、開放創(chuàng)新、高效協(xié)同的“軟網(wǎng)絡”能力。

 

　　通往SDN的兩條“路”

 

　　與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的SDN化不同，光網(wǎng)絡的SDN化有其特點。首先，由于物理層的特性，光網(wǎng)絡本身就具有控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的控制架構。其次，在集中控制方面，光網(wǎng)絡已擁有成熟網(wǎng)管、路徑計算單元（PCE）等集中管控系統(tǒng)。最后，光網(wǎng)絡具有面向連接的特性，所有業(yè)務采用預先配置方式，無須控制器就可根據(jù)業(yè)務報文即時下發(fā)流進行報文轉(zhuǎn)發(fā)，降低了對控制器性能的要求，具有較好的網(wǎng)絡擴展能力。

 

　　可以說，光網(wǎng)絡已經(jīng)具備了部分SDN的特征，這為其向SDN演進奠定了良好的基礎。但是，光網(wǎng)絡設備物理層可編程能力較弱，資源虛擬化和切片實現(xiàn)較困難，使得光網(wǎng)絡引入SDN技術存在一定的難度。

 

　　基于光網(wǎng)絡SDN化的特點，光網(wǎng)絡SDN采取的發(fā)展演進思路與數(shù)據(jù)網(wǎng)SDN化有所區(qū)別。同時，由于光網(wǎng)絡骨干、城域和接入層的發(fā)展需求和所采用的技術不同，SDN引入也具有兩條不同的技術路線。

 

　　路線一：基于光網(wǎng)絡控制平面的增強，強調(diào)北向接口開放。

 

　　骨干網(wǎng)OTN、DWDM等光網(wǎng)絡設備控制平面支持能力較好，可以基于現(xiàn)有ASON/GMPLS控制平面和集中路徑計算單元PCE技術，通過擴展和增強PCE管控能力和開放北向接口，實現(xiàn)SDN集中控制器，并對上層網(wǎng)絡和應用提供開放可編程應用服務。這種路線可以較好地保護現(xiàn)有技術投入，并有利于網(wǎng)絡的平滑演進。由于光網(wǎng)絡物理層私有信息多，南向接口協(xié)議的標準化難度比較大，南向接口可能允許多種接口技術。

 

　　路線二：引入openflow協(xié)議，強調(diào)南向接口開放。

 

　　分組傳送PTN和接入網(wǎng)PON設備，并不具備智能控制平面，可以直接在設備上引入openflow協(xié)議，實現(xiàn)南向接口的開放和標準化。這種路線由于實現(xiàn)了南向接口標準化，有利于設備與業(yè)務解耦，簡化網(wǎng)絡節(jié)點功能，降低設備成本，便于運營商對多廠家海量城域和接入站點的集中管理控制。對于已經(jīng)部署的現(xiàn)網(wǎng)設備，將考慮通過網(wǎng)管升級的方式實現(xiàn)集中控制器能力。

 

　　SDN重塑光網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)格局

 

　　當前，光網(wǎng)絡SDN呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢。

 

　　在標準層面，自2013年，國際標準化組織競相開展標準化工作。ONF成立了光傳送工作組OTWG，已完成架構和用例，并將于2014年完成基于openflow的光網(wǎng)絡協(xié)議擴展；ITU-T SG15組啟動了傳送網(wǎng)SDN研究，IETF正在開展基于PCE擴展支持SDN的標準化工作，BBF提出了基于SDN的接入網(wǎng)未來架構。

 

　　從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，2012年至2013年主流光網(wǎng)絡設備廠家紛紛推出傳送網(wǎng)SDN樣機，國內(nèi)外運營商積極關注PCE的演進并開展相關測試驗證，中國移動演示了其基于SDN的Super PTN應用，中國電信成立了新的標準項目，研究接入網(wǎng)（FTTH/B/C以及IPRAN等）引入SDN的需求和架構。

 

　　光網(wǎng)絡引入SDN，將對產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響，甚至有可能帶來產(chǎn)業(yè)格局的重塑。

 

　　首先，由于光網(wǎng)絡設備的核心競爭力主要體現(xiàn)為物理層技術，短期內(nèi)SDN不會使光網(wǎng)絡設備制造企業(yè)產(chǎn)生嚴重的價值流失。但從長期來看，由于SDN提供了開放化的網(wǎng)絡接口，使得光網(wǎng)絡設備具有更強的多廠商互操作能力，有利于新興廠商的進入，將在一定程度上改變設備制造企業(yè)的競爭格局。

 

　　其次，SDN引入對光網(wǎng)絡設備物理層可編程能力提出了新的要求。為了更好地支持軟件控制和業(yè)務動態(tài)調(diào)度需求，一些靈活可編程的物理層技術（如ODUflex、自適應光收發(fā)、靈活柵格光交換等）會逐步引入和應用。PTN、POTN等L2層設備本質(zhì)為分組交換設備，將隨著數(shù)據(jù)設備演進方向發(fā)展，逐步引入支持openflow的芯片。

 

　　最后，光網(wǎng)絡引入SDN提供了多種異構網(wǎng)絡互通和開放服務的能力，將極大地促進承載網(wǎng)的融合發(fā)展。SDN的引入將會建立更大的生態(tài)系統(tǒng)，借助于SDN的開放性，引導整個光網(wǎng)絡走向開放和合作的模式，從而便于新業(yè)務特性的快速推出，提高網(wǎng)絡的盈利能力。