SDN在IP与光网络协同方面的应用

吴 琼



SDN在IP与光网络协同方面的应用

吴 琼

广东南油对外服务有限公司，广东 广州 510000

SDN 是当前网络领域极具发展前途的技术之一。其对于控制的逻辑中心化使用户和运营商等可以通过控制器获取全局网络信息，从而优化网络，提升网络性能有着优良的技术优势。通过SDN可以改进业务服务支撑，打破行政区域和专业分隔实现端到端资源管控，缩短业务开通时间。

SDN；IP与光网络；协同方面

引言

SDN于2006年诞生于美国斯坦福大学，Clean Slate研究组马丁·卡萨多等人发明OpenFlow协议，通过Controller实现控制转发分离的新型网络架构。2009—2012年扬名于互联网。2012年4月Google骨干网实现SDN全面部署，网络利用率提升到95  %[1]。同年7月，VMware收购Nicira将SDN用于IDC场景服务于eBay；2012年至今越来越多国内外运营商已经将SDN作为重要课题，研究成果应用于通信网络改造和优化。

1 浅谈对SDN的定义

SDN的设计理念是将网络的控制面与数据转发面进行分离，将控制功能逻辑集中，实现网络可编程化控制，各标准组织如ONF、IETF、ITU-T等正积极地开展研究工作与推动SDN标准化。

ONF的SDN架构分为三层，自下而上分别为物理设施层（数据转发层）、控制层和应用层。控制层与物理层之间通过南向接口通信；控制器与应用层之间通过北向接口通信。

物理设施层由底层设备构成，包括标准化的网络设备和虚拟的网络设备，仅专注于业务流表的数据处理、转发和状态收集，不再具有控制面功能。目前主流的网络设备和芯片厂商已经提供了支持OpenFlow的网络设备[2]。

应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程，把网络的控制权开放给用户，可开发各种丰富应用，如移动视频、云存储、企业应用商店、桌面云、物联网等。南向接口是控制层与物理层的通信通道，传递设备信息、OF流表和其他控制协议。北向接口是控制层与应用层之间的接口，应用程序通过此接口从控制器接受服务和调用物理层的资源与能力，因涉及业务较多，开放的标准化过程还处于研究阶段。

2 运营商网络现状分析

近年来，通信业务发展迅猛。随着互联网流量的快速增长（预计到2018年，全球流量将达到1.6×1021字节），用户对流量的需求不断扩大，各种新型服务不断出现，网络必将承受巨大压力[3]。现有封闭的网络架构造成设备种类繁多、接口私有、可扩展性差，无法适应业务发展的需求，也难以满足云时代动态、弹性、快速创新的需求。

现有通信网络由大量功能单一的专用设备组成，采用垂直烟囱式的封闭架构，使得网络构成复杂、功能扩展困难、缺乏业务配置与优化的灵活性。业务配置复杂，开通流程慢。以工单的方式进行业务配置与开通需要部门间逐级沟通，致使流程固化低效，响应速度慢。

传统网络刚性固化的弊端已经显现，开放、解耦、软件化、可编程化的思想开始主导通信网络的发展与演进。全球的主要运营商正逐步开始改造已有网络，试图对传统网络进行重构，在根本上改造网络的特征，改善网络的能力，改进网络的服务。借助于SDN/NFV技术，运营商得以把网络功能软件化、网络能力可编程化，以期达到业务创新快速、网络高效敏捷、按需随选的目标。

3 SDN应用于IP与光网络协同

面对流量快速增长的问题，运营商只能选择不断进行网络扩容，无论是IP数据网络还是OTN光传输网络都需要不断进行扩容升级。但由于两者独立建设与运营，缺少协同，无法感知对方网络拓扑，导致了整体资源利用率低下，业务开通周期长，网络故障响应速度慢，业务端到端体验不佳。

SDN技术被引入用于IP与光网络协同，通过在控制层面的统一指挥实现对流量、保护和运营的协同，以提升网络灵活性并降低网络建设和运营成本。本项目着重研究通过引入SDN技术实现协同IP和光层自动完成业务开通。

3.1 实验描述

本项目通过SDN控制器NSP集中IP和OTN设备的控制层，打破传统的专业界限。由控制器NSP选择路径并把业务映射到网络通道上。通过对下层网络的抽象，屏蔽设备的具体细节，控制器仅把用户关注的与业务相关的参数提供给应用，简化了业务的配置过程，降低对操作员的能力要求，可以按照场景方式设置业务配置。SDN对业务的建立也是自动实现的：自动选路，自动建立隧道，自动完成业务与隧道的映射，无需人工建立。

3.2 ODU业务

在配置ODU业务时，仅需要选择OTN设备的客户侧端口和选路条件（时延、跳数、cost），不需要选择波长频点等线路侧参数，简化了配置复杂度。在业务提交后，下层的OCH与ODU通道自动建立完成，不需要由操作员逐层配置，也不需要人工选路。

3.3 LAG（链路聚合）配置

对于链路的绑定操作，传统方式下IP部门需要为LAG分配端口成员，再发出工单通知传输部门准备通道，待传输OCH与ODU建成之后才能完成整个LAG的创建，耗时以天计。在LAG带宽经常变化的场景下这种方式显然费时费力。现今，通过SDN技术可以把这一过程实现高度的自动化，操作员只需配置带宽、选路条件（跳数、时延、COST）和LAG名称等少数参数即可完成配置，关于所用的端口等网络侧参数由控制器自动分配完成，链路使用的OCH、ODU层也有控制器负责创建，整个过程面向用户需求，IP与光网的协同由SDN实现。如果需要对LAG带宽进行重配也仅需修改带宽数值，其他操作亦自动完成。

3.4 E-Line业务

E-Line是一种常见的二层VPN业务，在开通业务时也需要向传输部门提交工单，无法满足动态快速的业务需求。使用SDN对IP与光网络的资源进行协同，提交业务申请后自动完成L0、L1、L2层网络的创建，操作员仅需选择接入侧的路由器端口和输入选路参数（跳数、时延、COST）即可完成操作。

4 结语

综上所述，鉴于SDN巨大的发展潜力，将SDN成功地应用到企业网和数据中心等领域还需要克服许多困难，包括对SDN可扩展性、规则部署与跨域通信等关键性难题的攻坚。因此，发挥SDN自身的优势所在所，增强风险控制，是SDN未来发展的首要前提。

[1]师严，简伟，曹畅，王海军.SDN在IP层与光融合中的应用研究[J].邮电设计技术，2014（6）：20.

[2]沈滢，李文宇，张俊霞，等.SDN/NFV专利态势与技术发展趋势[J].信息通信技术，2016，10（1）：17-21

[3]韦乐平.SDN的战略性思考[J].电信科学，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