SDN在IP與光網絡協同方面的應用

吳 瓊

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SDN在IP與光網絡協同方面的應用

吳 瓊

廣東南油對外服務有限公司，廣東 廣州 510000

SDN 是當前網絡領域極具發展前途的技術之一。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絡信息，從而優化網絡，提升網絡性能有著優良的技術優勢。通過SDN可以改進業務服務支撐，打破行政區域和專業分隔實現端到端資源管控，縮短業務開通時間。

SDN；IP與光網絡；協同方面

引言

SDN于2006年誕生于美國斯坦福大學，Clean Slate研究組馬丁·卡薩多等人發明OpenFlow協議，通過Controller實現控制轉發分離的新型網絡架構。2009—2012年揚名于互聯網。2012年4月Google骨干網實現SDN全面部署，網絡利用率提升到95??%[1]。同年7月，VMware收購Nicira將SDN用于IDC場景服務于eBay；2012年至今越來越多國內外運營商已經將SDN作為重要課題，研究成果應用于通信網絡改造和優化。

1 淺談對SDN的定義

SDN的設計理念是將網絡的控制面與數據轉發面進行分離，將控制功能邏輯集中，實現網絡可編程化控制，各標準組織如ONF、IETF、ITU-T等正積極地開展研究工作與推動SDN標準化。

ONF的SDN架構分為三層，自下而上分別為物理設施層（數據轉發層）、控制層和應用層。控制層與物理層之間通過南向接口通信；控制器與應用層之間通過北向接口通信。

物理設施層由底層設備構成，包括標準化的網絡設備和虛擬的網絡設備，僅專注于業務流表的數據處理、轉發和狀態收集，不再具有控制面功能。目前主流的網絡設備和芯片廠商已經提供了支持OpenFlow的網絡設備[2]。

應用層通過控制層提供的編程接口對底層設備進行編程，把網絡的控制權開放給用戶，可開發各種豐富應用，如移動視頻、云存儲、企業應用商店、桌面云、物聯網等。南向接口是控制層與物理層的通信通道，傳遞設備信息、OF流表和其他控制協議。北向接口是控制層與應用層之間的接口，應用程序通過此接口從控制器接受服務和調用物理層的資源與能力，因涉及業務較多，開放的標準化過程還處于研究階段。

2 運營商網絡現狀分析

近年來，通信業務發展迅猛。隨著互聯網流量的快速增長（預計到2018年，全球流量將達到1.6×1021字節），用戶對流量的需求不斷擴大，各種新型服務不斷出現，網絡必將承受巨大壓力[3]。現有封閉的網絡架構造成設備種類繁多、接口私有、可擴展性差，無法適應業務發展的需求，也難以滿足云時代動態、彈性、快速創新的需求。

現有通信網絡由大量功能單一的專用設備組成，采用垂直煙囪式的封閉架構，使得網絡構成復雜、功能擴展困難、缺乏業務配置與優化的靈活性。業務配置復雜，開通流程慢。以工單的方式進行業務配置與開通需要部門間逐級溝通，致使流程固化低效，響應速度慢。

傳統網絡剛性固化的弊端已經顯現，開放、解耦、軟件化、可編程化的思想開始主導通信網絡的發展與演進。全球的主要運營商正逐步開始改造已有網絡，試圖對傳統網絡進行重構，在根本上改造網絡的特征，改善網絡的能力，改進網絡的服務。借助于SDN/NFV技術，運營商得以把網絡功能軟件化、網絡能力可編程化，以期達到業務創新快速、網絡高效敏捷、按需隨選的目標。

3 SDN應用于IP與光網絡協同

面對流量快速增長的問題，運營商只能選擇不斷進行網絡擴容，無論是IP數據網絡還是OTN光傳輸網絡都需要不斷進行擴容升級。但由于兩者獨立建設與運營，缺少協同，無法感知對方網絡拓撲，導致了整體資源利用率低下，業務開通周期長，網絡故障響應速度慢，業務端到端體驗不佳。

SDN技術被引入用于IP與光網絡協同，通過在控制層面的統一指揮實現對流量、保護和運營的協同，以提升網絡靈活性并降低網絡建設和運營成本。本項目著重研究通過引入SDN技術實現協同IP和光層自動完成業務開通。

3.1 實驗描述

本項目通過SDN控制器NSP集中IP和OTN設備的控制層，打破傳統的專業界限。由控制器NSP選擇路徑并把業務映射到網絡通道上。通過對下層網絡的抽象，屏蔽設備的具體細節，控制器僅把用戶關注的與業務相關的參數提供給應用，簡化了業務的配置過程，降低對操作員的能力要求，可以按照場景方式設置業務配置。SDN對業務的建立也是自動實現的：自動選路，自動建立隧道，自動完成業務與隧道的映射，無需人工建立。

3.2 ODU業務

在配置ODU業務時，僅需要選擇OTN設備的客戶側端口和選路條件（時延、跳數、cost），不需要選擇波長頻點等線路側參數，簡化了配置復雜度。在業務提交后，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，傳統方式下IP部門需要為LAG分配端口成員，再發出工單通知傳輸部門準備通道，待傳輸OCH與ODU建成之后才能完成整個LAG的創建，耗時以天計。在LAG帶寬經常變化的場景下這種方式顯然費時費力。現今，通過SDN技術可以把這一過程實現高度的自動化，操作員只需配置帶寬、選路條件（跳數、時延、COST）和LAG名稱等少數參數即可完成配置，關于所用的端口等網絡側參數由控制器自動分配完成，鏈路使用的OCH、ODU層也有控制器負責創建，整個過程面向用戶需求，IP與光網的協同由SDN實現。如果需要對LAG帶寬進行重配也僅需修改帶寬數值，其他操作亦自動完成。

3.4 E-Line業務

E-Line是一種常見的二層VPN業務，在開通業務時也需要向傳輸部門提交工單，無法滿足動態快速的業務需求。使用SDN對IP與光網絡的資源進行協同，提交業務申請后自動完成L0、L1、L2層網絡的創建，操作員僅需選擇接入側的路由器端口和輸入選路參數（跳數、時延、COST）即可完成操作。

4 結語

綜上所述，鑒于SDN巨大的發展潛力，將SDN成功地應用到企業網和數據中心等領域還需要克服許多困難，包括對SDN可擴展性、規則部署與跨域通信等關鍵性難題的攻堅。因此，發揮SDN自身的優勢所在所，增強風險控制，是SDN未來發展的首要前提。

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

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

[3]韋樂平.SDN的戰略性思考[J].電信科學，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