面向SDN的未來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò)管理體系探索

王占京 中國(guó)電信股份有限公司北京研究院高級(jí)工程師

陳 聰 中國(guó)電信集團(tuán)公司高級(jí)業(yè)務(wù)主管

霍曉莉 中國(guó)電信股份有限公司北京研究院高級(jí)工程師

1 引言

傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理體系主要是依據(jù)ITU-T M.3010所提出的TMN管理功能架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。M.3010將網(wǎng)絡(luò)管理分為5個(gè)層面，從上到下分別為：事務(wù)管理層（Business Management Layer）、業(yè)務(wù)管理層（Service Management Layer）、網(wǎng)絡(luò)管理層（Network Management Layer）、網(wǎng)元管理層（Element Management Layer）、網(wǎng)絡(luò)單元層（Network Element Layer）。圖1是理想狀態(tài)下的網(wǎng)管體系示意圖。

在實(shí)際傳輸網(wǎng)絡(luò)中，是以網(wǎng)元-EMS-NMS體系構(gòu)建的網(wǎng)元—廠家網(wǎng)管—綜合網(wǎng)管3層架構(gòu)，示意圖如圖2所示。目前看，這種架構(gòu)下的實(shí)際應(yīng)用中存在以下問(wèn)題：

●在結(jié)構(gòu)上，各運(yùn)營(yíng)商普遍存在不同廠家、層面（如WDM與SDH）、層級(jí)（如長(zhǎng)途與本地）的傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)相互獨(dú)立、缺乏關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)集中的呈現(xiàn)與管理。

●在功能上，廠家的網(wǎng)管同一性強(qiáng)，定制能力不足，難以滿足差異化的業(yè)務(wù)與服務(wù)需求。建立在廠家網(wǎng)管之上的綜合網(wǎng)管往往也是只監(jiān)不控，控制功能較弱，難以滿足端到端的管理需求。

●在性能上，綜合網(wǎng)管需要為每個(gè)廠家開(kāi)發(fā)專門的采集適配接口。這使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集性能既受限于綜合網(wǎng)管對(duì)底層協(xié)議的理解及實(shí)現(xiàn)能力，也受限于廠家網(wǎng)管向上的接口能力，數(shù)據(jù)采集性能低下，容易導(dǎo)致上層應(yīng)用響應(yīng)過(guò)慢，難以滿足管理需要。

圖1 理想狀態(tài)下的網(wǎng)管體系

圖2 現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)

究其根本原因，主要在于現(xiàn)有傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)的封閉、繁多，管理復(fù)雜。各廠家底層設(shè)備數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)定義規(guī)則及操作規(guī)范不統(tǒng)一以及數(shù)據(jù)的分散性，導(dǎo)致綜合網(wǎng)管開(kāi)發(fā)難度大，統(tǒng)一協(xié)調(diào)難度大；廠家網(wǎng)管底層技術(shù)的私有性，且在設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上沒(méi)有開(kāi)放，導(dǎo)致廠家網(wǎng)管上層應(yīng)用的封閉性，也導(dǎo)致廠家網(wǎng)管同一性強(qiáng)，定制能力不足；另外，從北向接口方式上看，現(xiàn)有廠家網(wǎng)管北向接口以TMF814為基礎(chǔ)的CORBA接口居多，但由于接口標(biāo)準(zhǔn)的定義過(guò)于復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)更新緩慢，且各廠商為保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，不愿意開(kāi)放可能透露技術(shù)細(xì)節(jié)的底層接口。

2 SDN引入帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)管理的新思路

未來(lái)傳輸網(wǎng)管理的新思路可以總結(jié)如下：

●既監(jiān)又控：現(xiàn)有網(wǎng)管只監(jiān)不控，在處理具體事務(wù)時(shí)，還是需要在廠家網(wǎng)管上進(jìn)行操作。因此，未來(lái)網(wǎng)管建設(shè)中應(yīng)該首先明確網(wǎng)管各層主要功能，這樣才能最大地節(jié)省投資，提高資源利用率。

●集約化需求：從網(wǎng)絡(luò)集約化與數(shù)據(jù)共享需求上看，“能集中，不分散；能遠(yuǎn)程，不現(xiàn)場(chǎng)；能自動(dòng)，不人工”逐步成為傳輸網(wǎng)管理的基本要求，對(duì)網(wǎng)管的面向業(yè)務(wù)、服務(wù)的要求越來(lái)越高，對(duì)網(wǎng)管的個(gè)性化、定制化要求越來(lái)越高。

●快速迭代：從互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)思路上看，首先關(guān)注客戶，快速迭代，追求簡(jiǎn)約，將復(fù)雜的技術(shù)隱藏在非常簡(jiǎn)單的用戶體驗(yàn)上。

SDN的到來(lái)，為電信運(yùn)營(yíng)商的傳輸網(wǎng)絡(luò)管理提供了一套新的思路。由于SDN提出控制層集中化和標(biāo)準(zhǔn)化，因此在未來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠按照標(biāo)準(zhǔn)化的模式進(jìn)行統(tǒng)一控制管理，而不用過(guò)多考慮其廠家特性，這樣就為網(wǎng)絡(luò)管理的統(tǒng)一與上層應(yīng)用的開(kāi)放提供了一條很好的途徑。ONF對(duì)SDN架構(gòu)的定義如圖3所示。

其中，管理平面用來(lái)處理3個(gè)平面（應(yīng)用、控制和數(shù)據(jù)平面）之外的任務(wù)，包括運(yùn)營(yíng)商與客戶的業(yè)務(wù)關(guān)系管理、給客戶分配資源、物理設(shè)備安裝，物理或邏輯實(shí)體間協(xié)調(diào)可達(dá)性、引導(dǎo)性配置等。

未來(lái)基于SDN的電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管架構(gòu)如圖4所示，從下到上，分為網(wǎng)絡(luò)層、控制層與應(yīng)用層，但控制層需要進(jìn)一步分為兩個(gè)子層：協(xié)同子層與控制器子層。其中，控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間稱為南向接口，控制器與協(xié)同子層之間稱為北向接口，控制層與應(yīng)用層之間以API的方式連接。

●網(wǎng)絡(luò)層：基礎(chǔ)設(shè)備的構(gòu)成依然是多專業(yè)多廠商，短期內(nèi)不會(huì)實(shí)現(xiàn)單一或者單層控制器就能完整實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制，需要在上層解決跨域跨專業(yè)跨廠家的問(wèn)題。

圖3 ONFSDN架構(gòu)圖

圖4 基于SDN的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

●控制層：分為控制器子層與協(xié)同子層。其中，控制器子層由SDN的控制器組成，可以是與設(shè)備獨(dú)立的第三方控制器，也可以是設(shè)備廠家所提供的基于標(biāo)準(zhǔn)的控制器；而協(xié)同子層主要用于跨廠家或跨域控制器之間的協(xié)同。

●應(yīng)用層：用戶可以直接使用運(yùn)營(yíng)商提供的應(yīng)用程序，也可按照運(yùn)營(yíng)商提供的API接口自行開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)客戶自服務(wù)。

3 SDN控制器與傳統(tǒng)網(wǎng)管關(guān)系分析

目前，SDN控制器與網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系主要有如圖5所示兩種方式。

圖5 SDN控制器與現(xiàn)有網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系

●獨(dú)立模式：SDN控制器只負(fù)責(zé)路徑計(jì)算和連接配置；EMS/NMS負(fù)責(zé)設(shè)備配置、資源管理、性能和告警管理等。

●融合模式：EMS/NMS的功能融合到SDN的控制平面，包括控制器和協(xié)同層。

兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)：獨(dú)立模式便于現(xiàn)網(wǎng)引入第三方控制器，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署的靈活性以及應(yīng)用的快速迭代開(kāi)發(fā)能力，但也增加了運(yùn)維工作量；融合模式對(duì)現(xiàn)有運(yùn)維沖擊較小，便于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)，但受制于網(wǎng)管廠家的開(kāi)發(fā)能力和研發(fā)速度，無(wú)法確保運(yùn)營(yíng)商自己應(yīng)用的靈活部署以及快速迭代開(kāi)發(fā)。對(duì)比分析詳情見(jiàn)表1。

4 面向SDN的未來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò)管理思路

針對(duì)上述兩種模式面臨的問(wèn)題，我們提出了一種新的混合型網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)。如圖6所示，在NMS層面，將控制層中的協(xié)同層與原有NMS采取融合模式進(jìn)行建設(shè)；在EMS層面，將控制層中的控制器與原有EMS采取獨(dú)立模式進(jìn)行建設(shè)。這主要是基于網(wǎng)管體系中3層架構(gòu)每層的定位，同時(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)思路進(jìn)行的考慮。

表1 兩種模式的對(duì)比分析

圖6 混合結(jié)構(gòu)

在NMS層面，將協(xié)同層與NMS融合，主要完成用戶需求與網(wǎng)絡(luò)能力的“翻譯”，并通過(guò)協(xié)同層控制，最終實(shí)現(xiàn)不同域不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)動(dòng)，但從用戶和運(yùn)維人員角度上看，呈現(xiàn)的是“一張網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)網(wǎng)管、一體化運(yùn)營(yíng)”的簡(jiǎn)約體驗(yàn)。

同時(shí)，將協(xié)同與NMS層融合，也使得運(yùn)營(yíng)商在SDN技術(shù)上掌握競(jìng)爭(zhēng)力，雖然在控制器開(kāi)發(fā)和算法上的研究處于劣勢(shì)，但其優(yōu)勢(shì)在于用戶需求的掌握以及跨域的整合能力，因此運(yùn)營(yíng)商把控NMS/協(xié)同層的開(kāi)發(fā)工作，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)注意將協(xié)同層的算法和綜合網(wǎng)管有效結(jié)合，以最大化地提升運(yùn)營(yíng)商在SDN領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。

在EMS層面，關(guān)注的是上層應(yīng)用在底層網(wǎng)絡(luò)上的快速實(shí)現(xiàn)，通過(guò)快速迭代開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)或用戶需求的快速部署和不斷優(yōu)化。因此，建議EMS和控制器采取獨(dú)立模式，減少對(duì)單一網(wǎng)管和設(shè)備廠家的依賴，便于引入第三方控制器，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署的靈活性以及應(yīng)用的快速迭代開(kāi)發(fā)能力，從而達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本，提升運(yùn)營(yíng)效率的目標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)全面的標(biāo)準(zhǔn)化工作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定制開(kāi)發(fā)，達(dá)到資源的最優(yōu)配置，也利于運(yùn)營(yíng)商對(duì)SDN技術(shù)的實(shí)際掌控。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前的SDN研究主要集中在設(shè)備層面如何向SDN演進(jìn)，以及控制器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，但對(duì)控制器之上，應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)管理層面的研究還不多，尤其是如何滿足電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)的管理、維護(hù)和監(jiān)控要求，基本沒(méi)有深入研究過(guò)。本文力圖結(jié)合SDN技術(shù)，從網(wǎng)管未來(lái)發(fā)展的角度思考，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)思維，提出基于SDN架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)管理體系架構(gòu)，希望能夠拋磚引玉，同時(shí)也逐步完善或提出更好的解決辦法，其實(shí)若要實(shí)現(xiàn)該方案，還有很長(zhǎng)的路要走。

1 鄭清泉.智能網(wǎng)管的研究與實(shí)現(xiàn).廣東通信技術(shù).2013,11

2 張杰等.軟件定義光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用.中興通信技術(shù).2013,6