SDN在IP與光網(wǎng)絡(luò)協(xié)同方面的應(yīng)用

吳 瓊

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SDN在IP與光網(wǎng)絡(luò)協(xié)同方面的應(yīng)用

吳 瓊

廣東南油對外服務(wù)有限公司，廣東 廣州 510000

SDN 是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域極具發(fā)展前途的技術(shù)之一。其對于控制的邏輯中心化使用戶和運營商等可以通過控制器獲取全局網(wǎng)絡(luò)信息，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)性能有著優(yōu)良的技術(shù)優(yōu)勢。通過SDN可以改進業(yè)務(wù)服務(wù)支撐，打破行政區(qū)域和專業(yè)分隔實現(xiàn)端到端資源管控，縮短業(yè)務(wù)開通時間。

SDN；IP與光網(wǎng)絡(luò)；協(xié)同方面

引言

SDN于2006年誕生于美國斯坦福大學(xué)，Clean Slate研究組馬丁·卡薩多等人發(fā)明OpenFlow協(xié)議，通過Controller實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。2009—2012年揚名于互聯(lián)網(wǎng)。2012年4月Google骨干網(wǎng)實現(xiàn)SDN全面部署，網(wǎng)絡(luò)利用率提升到95??%[1]。同年7月，VMware收購Nicira將SDN用于IDC場景服務(wù)于eBay；2012年至今越來越多國內(nèi)外運營商已經(jīng)將SDN作為重要課題，研究成果應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)改造和優(yōu)化。

1 淺談對SDN的定義

SDN的設(shè)計理念是將網(wǎng)絡(luò)的控制面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面進行分離，將控制功能邏輯集中，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程化控制，各標(biāo)準(zhǔn)組織如ONF、IETF、ITU-T等正積極地開展研究工作與推動SDN標(biāo)準(zhǔn)化。

ONF的SDN架構(gòu)分為三層，自下而上分別為物理設(shè)施層（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層）、控制層和應(yīng)用層。控制層與物理層之間通過南向接口通信；控制器與應(yīng)用層之間通過北向接口通信。

物理設(shè)施層由底層設(shè)備構(gòu)成，包括標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，僅專注于業(yè)務(wù)流表的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)和狀態(tài)收集，不再具有控制面功能。目前主流的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和芯片廠商已經(jīng)提供了支持OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[2]。

應(yīng)用層通過控制層提供的編程接口對底層設(shè)備進行編程，把網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)開放給用戶，可開發(fā)各種豐富應(yīng)用，如移動視頻、云存儲、企業(yè)應(yīng)用商店、桌面云、物聯(lián)網(wǎng)等。南向接口是控制層與物理層的通信通道，傳遞設(shè)備信息、OF流表和其他控制協(xié)議。北向接口是控制層與應(yīng)用層之間的接口，應(yīng)用程序通過此接口從控制器接受服務(wù)和調(diào)用物理層的資源與能力，因涉及業(yè)務(wù)較多，開放的標(biāo)準(zhǔn)化過程還處于研究階段。

2 運營商網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

近年來，通信業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛。隨著互聯(lián)網(wǎng)流量的快速增長（預(yù)計到2018年，全球流量將達到1.6×1021字節(jié)），用戶對流量的需求不斷擴大，各種新型服務(wù)不斷出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)必將承受巨大壓力[3]。現(xiàn)有封閉的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)造成設(shè)備種類繁多、接口私有、可擴展性差，無法適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，也難以滿足云時代動態(tài)、彈性、快速創(chuàng)新的需求。

現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)由大量功能單一的專用設(shè)備組成，采用垂直煙囪式的封閉架構(gòu)，使得網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜、功能擴展困難、缺乏業(yè)務(wù)配置與優(yōu)化的靈活性。業(yè)務(wù)配置復(fù)雜，開通流程慢。以工單的方式進行業(yè)務(wù)配置與開通需要部門間逐級溝通，致使流程固化低效，響應(yīng)速度慢。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)剛性固化的弊端已經(jīng)顯現(xiàn)，開放、解耦、軟件化、可編程化的思想開始主導(dǎo)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進。全球的主要運營商正逐步開始改造已有網(wǎng)絡(luò)，試圖對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進行重構(gòu)，在根本上改造網(wǎng)絡(luò)的特征，改善網(wǎng)絡(luò)的能力，改進網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。借助于SDN/NFV技術(shù)，運營商得以把網(wǎng)絡(luò)功能軟件化、網(wǎng)絡(luò)能力可編程化，以期達到業(yè)務(wù)創(chuàng)新快速、網(wǎng)絡(luò)高效敏捷、按需隨選的目標(biāo)。

3 SDN應(yīng)用于IP與光網(wǎng)絡(luò)協(xié)同

面對流量快速增長的問題，運營商只能選擇不斷進行網(wǎng)絡(luò)擴容，無論是IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是OTN光傳輸網(wǎng)絡(luò)都需要不斷進行擴容升級。但由于兩者獨立建設(shè)與運營，缺少協(xié)同，無法感知對方網(wǎng)絡(luò)拓撲，導(dǎo)致了整體資源利用率低下，業(yè)務(wù)開通周期長，網(wǎng)絡(luò)故障響應(yīng)速度慢，業(yè)務(wù)端到端體驗不佳。

SDN技術(shù)被引入用于IP與光網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，通過在控制層面的統(tǒng)一指揮實現(xiàn)對流量、保護和運營的協(xié)同，以提升網(wǎng)絡(luò)靈活性并降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營成本。本項目著重研究通過引入SDN技術(shù)實現(xiàn)協(xié)同IP和光層自動完成業(yè)務(wù)開通。

3.1 實驗描述

本項目通過SDN控制器NSP集中IP和OTN設(shè)備的控制層，打破傳統(tǒng)的專業(yè)界限。由控制器NSP選擇路徑并把業(yè)務(wù)映射到網(wǎng)絡(luò)通道上。通過對下層網(wǎng)絡(luò)的抽象，屏蔽設(shè)備的具體細節(jié)，控制器僅把用戶關(guān)注的與業(yè)務(wù)相關(guān)的參數(shù)提供給應(yīng)用，簡化了業(yè)務(wù)的配置過程，降低對操作員的能力要求，可以按照場景方式設(shè)置業(yè)務(wù)配置。SDN對業(yè)務(wù)的建立也是自動實現(xiàn)的：自動選路，自動建立隧道，自動完成業(yè)務(wù)與隧道的映射，無需人工建立。

3.2 ODU業(yè)務(wù)

在配置ODU業(yè)務(wù)時，僅需要選擇OTN設(shè)備的客戶側(cè)端口和選路條件（時延、跳數(shù)、cost），不需要選擇波長頻點等線路側(cè)參數(shù)，簡化了配置復(fù)雜度。在業(yè)務(wù)提交后，下層的OCH與ODU通道自動建立完成，不需要由操作員逐層配置，也不需要人工選路。

3.3 LAG（鏈路聚合）配置

對于鏈路的綁定操作，傳統(tǒng)方式下IP部門需要為LAG分配端口成員，再發(fā)出工單通知傳輸部門準(zhǔn)備通道，待傳輸OCH與ODU建成之后才能完成整個LAG的創(chuàng)建，耗時以天計。在LAG帶寬經(jīng)常變化的場景下這種方式顯然費時費力。現(xiàn)今，通過SDN技術(shù)可以把這一過程實現(xiàn)高度的自動化，操作員只需配置帶寬、選路條件（跳數(shù)、時延、COST）和LAG名稱等少數(shù)參數(shù)即可完成配置，關(guān)于所用的端口等網(wǎng)絡(luò)側(cè)參數(shù)由控制器自動分配完成，鏈路使用的OCH、ODU層也有控制器負責(zé)創(chuàng)建，整個過程面向用戶需求，IP與光網(wǎng)的協(xié)同由SDN實現(xiàn)。如果需要對LAG帶寬進行重配也僅需修改帶寬數(shù)值，其他操作亦自動完成。

3.4 E-Line業(yè)務(wù)

E-Line是一種常見的二層VPN業(yè)務(wù)，在開通業(yè)務(wù)時也需要向傳輸部門提交工單，無法滿足動態(tài)快速的業(yè)務(wù)需求。使用SDN對IP與光網(wǎng)絡(luò)的資源進行協(xié)同，提交業(yè)務(wù)申請后自動完成L0、L1、L2層網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建，操作員僅需選擇接入側(cè)的路由器端口和輸入選路參數(shù)（跳數(shù)、時延、COST）即可完成操作。

4 結(jié)語

綜上所述，鑒于SDN巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢DN成功地應(yīng)用到企業(yè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域還需要克服許多困難，包括對SDN可擴展性、規(guī)則部署與跨域通信等關(guān)鍵性難題的攻堅。因此，發(fā)揮SDN自身的優(yōu)勢所在所，增強風(fēng)險控制，是SDN未來發(fā)展的首要前提。

[1]師嚴(yán)，簡偉，曹暢，王海軍.SDN在IP層與光融合中的應(yīng)用研究[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2014（6）：20.

[2]沈瀅，李文宇，張俊霞，等.SDN/NFV專利態(tài)勢與技術(shù)發(fā)展趨勢[J].信息通信技術(shù)，2016，10（1）：17-21

[3]韋樂平.SDN的戰(zhàn)略性思考[J].電信科學(xué)，2015，31（1）：1-6.

SDN in IP and optical network collaborative applications

Qiong Wu

Guangdong south oil foreign service Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

SDN is one of very promising in the field of current network technology. For its control logic centralized users and operators can get a global network of information through the controller，so as to optimize network，improve network performance has excellent technical superiority. Through SDN can improve business services support，break administrative areas and professional space achieve end-to-end control of resources，shorten the business opening time.

SDN；IP and optical network；collaborative aspects

TN929.1

A

1009-6434（2017）01-0028-02