如何充分发挥传输SDN的全部潜力

传输SDN中采用OTN的技术分析

如今的电信服务提供商需要网络具有更高的容量与更加动态的网络基础结构，以满足云和移动性两方面的需求。他们认识到，原有的静态、手动分配的网络已无法提供所要求的服务。举例来讲，企业用户正在使用公共云和私有云，因而需要其网络能满足弹性的按需计算和存储的要求。电信服务提供商吸取了数据中心行业的经验教训，正积极探索利用软件定义网络（SDN）的技术来应对云计算和移动性带来的挑战。近期的一次调查中，97%的电信服务提供商表示打算部署SDN，81%表示将为多层传送及光传送网部署SDN.本文讨论了光传输SDN的需求以及支持光传送网络（OTN）交换的OTN体系结构如何提高交付动态网络基础设施的灵活性，从而在动态网络基础设施中充分发挥传输SDN的全部潜力。

将SDN延伸至传输

SDN的总原则包括：数据和控制平面的分离、面向流/电路的数据平面、集中化的管理和控制、硬件抽象和虚拟化、网络可编程性以及基于开放标准。

SDN自有的集中化管理和控制保证提供如下优势：更快的业务资源调配；更加明智的网络管理决策决定网络资源更加有效的利用；优化的网络全局视图；技术上的独立性；以及功能强大的新业务为客户提供更佳的灵活性与控制。

SDN原本只是为基于分组的网络而设计，在分组网络上，管理、控制及转发/数据平面操作均在本地节点上进行，并且，每个节点均自动转发分组。对于像城域以太网（MetroEthernet）或中国的分组传送网（PTN）这样的分组交换网络域，SDN具有巨大的价值—包括中国移动在内的电信服务提供商最早将于2015年部署基于SDN的PTN.

随着时间的推移，传输网络已经以不同于分组交换网络的方式向前演进。从历史上看，分组交换网络一直有一个包含网络管理系统（NMS）的集中式管理平面。此外，大多数网络服务提供商已经采用了自动交换光网络（ASON）架构，该架构采用通用多协议标签交换（GMPLS）协议作为其光传送控制平面。此控制平面在逻辑上位于管理平面和传送数据平面之间。光控制平面含有一组位于每个传送网络元件（NE）之上的应用程序，能实现如路径计算、网络拓扑结构、资源和能力发现等功能。因此，每个传输NE都可以访问完整的网络拓扑和可用的资源，为最终业务提供支持。基于ASON和GMPLS的光传送网的分布式控制平面提供了包括生存能力、状态的准确性及快速恢复的优点。

依据所部署的保护和恢复方案的不同，光传送网的保护切换时间一般可达到50ms或更低，或者在采用GMPLS的网状网络上，恢复时间最快可达100ms～200ms.需要一个与底层NE紧密耦合的分布式控制平面才能实现这样的性能级别。因此，今天的大多数电信服务提供商均一致认为，他们不期望有或不想要对光控制平面进行完全集中化。事实上，Verizon等领先的电信服务提供商的意见是，希望其供应链在供应商设备范畴内的控制层持续进行创新。

从控制平面的角度来看，通过从GMPLS移至SDN，运营商寻求的是多供应商在异构传输网络以及跨多网络层级之间的互通性，从而充分利用多层协调及优化带来的益处。因此，对于传输SDN，服务提供商可能会利用经过验证的分散式控制的优异性能，同时利用SDN的层次化架构及其开放的北向和南向接口和调配层，来实现跨越多个供应商域和多个网络层级的端到端路径调配。

中国移动、中国电信和Verizon等服务提供商以及开放网络论坛（ONF）等行业机构均提出了一种架构，其中OEM域控制器将在每个供应商的域内管理光传输NE，同时对一个通用网络调配器（父级“超级”控制器）提供开放北向接口。网络调配器将光传输层的细节信息抽象出来，同时通过为客户SDN应用（即OSS/BSS、网络优化等）提供开放接口来实现端到端的业务资源调配。调配器将方便各个OEM域控制器按从东到西的方向进行彼此通信，从而实现多供应商之间的互通。

有了该架构，也可以在每个域中安置多种技术的控制器，以充分利用融合的分组光学设备（即P-OTP）。因此，L2/MPLS-TP控制器可以控制P-OTP的分组功能，而光学/L1控制器则可以控制单个域内P-OTP的WDM/OTN特点。调配器能够与这些不同的技术控制器连接，并助力实现多层级的优化和互通。

光传送网的分层SDN架构将使电信运营商能够利用业内的最佳技术选择，并采用切实可行的方法来实现：在利用已安装的基地/投资的同时，实现网络的可编程性；简化的多层控制；异构NE部署中的通用性；端到端应用程序的认知；网络效率更优。最终，这些目标的实现将导致物理光网络资源的抽象，从而实现光网络虚拟化—OTN即服务。

应用案例驱动电信服务提供商转向传输SDN

尽管多个行业论坛和标准工作组已经设想、讨论并记述了许多传输SDN的应用案例，电信服务提供商关注的重点还是能为云连接市场提供新的盈利机会以及能解决其当务之急的方案，比如能将网络效率最大化，从而降低CAPEX和OPEX的那些方案。这些早期的应用案例包括有：按需分配带宽、IP和光网络的多层优化、虚拟传输网。

按需分配带宽—一种新型的云服务（如亚马逊的虚拟私有云等）以及应用程序（如VMware的DistanceVMotion等）导致了进出地理位置上分散的数据中心的数据量日益庞大。这些云服务和应用程序正在推动新的网络流量模式的产生，新的模式均有别于传统的、稳定的数据复制或流量负载均衡。

因此，数据中心通信带宽往往会超过均值20倍之多。购买固定租用/专用线路服务来提供峰值带宽既浪费又不经济。传输SDN让电信服务提供商能够提供按需分配光传送带宽的业务，允许企业客户建立并按照需求暂时或永久性地、动态地重新调整其数据中心之间的连接，而只需为实际使用到的带宽付费。

服务提供商的益处：可以添加灵活的新服务并相应增加营收。一个中央SDN控制器与带宽管理应用程序进行交互，可以在光层按需设立连接。物理网络的要求：底层的物理传送网络需要能够在波长和亚波长级别动态地调整和交换容量。

IP和光网络的多层优化—对大多数电信服务提供商而言，IP/MPLS和传输在运作上仍然作为网络的独立层级，除了IP/MPLS作为传输层的客户以外，之间的协调极少。这很大程度上是由于路由器与不同NMS的光传送设备之间分别独立的调配过程。因此，传送层被IP/MPLS层假定为静态的层（哑管道之上的IP）。

IP/MPLS流量可能受到1+1保护，结果是IP网络的效率不会超过40%.针对以上挑战，传输SDN提供了一个解决方案，即使用单个多层控制器连接到路由器和传输NE，或单独IP和传输域控制器分别连接到路由器和传输NE，并在它们之上加入调配层来进行路径计算和恢复管理。后一种情况下，每个IP和传送控制器的北向接口将是基于开放API的，并将提供详细的拓扑结构、分配的服务和性能相关的信息给调配层，以便找到更高效的路由或创建快速/低延迟的路由等。

运营商得到的益处：IP/MPLS和传输优化意味着资本支出的缩减（通过减少过度调配的需要）、较高的网络可用性和质量，以及跨越不同的网络域、不同路由器和传送供应商之间的互通性。

物理网络的要求：IP和光多层优化进一步驱动了灵活的次波长网络通道化的需要，并为融合的多层传送平台开辟了新的可能性。

虚拟传送网—传输网络对许多企业而言具有战略意义，可以在多个不同办公室或数据中心之间提供互连，以实现基于云的虚拟计算和存储功能。绝大多数的企业无法负担构建自己专用的光网（采购自己的光传输设备、租赁暗光纤以及雇用专门的技能团队来维护并运营该网络）。因此，将IP/MPLS VPN的概念延伸到具备光VPN服务的传输层存在着巨大的市场空间。

然而，由于供应商特定的NMS、来自不同供应商跨端到端路径的网元，以及最终用户缺乏通过应用门户的可配置性，这项服务的实现目前并非易事。通过由网络虚拟化而创建抽象的物理网络视图，传输SDN让电信服务提供商得以克服这些挑战。

软件定义传输网将OpenFlow架构进行延伸，从而允许电信服务提供商的物理传输网络划分成多个虚拟传输网络。实现的手段是通过控制数据平面接口（CDPI）和控制虚拟网络接口（CVNI）的OpenFlow扩展。

有了这些扩展，服务提供商可以为每个用户创建其物理网络的虚拟切片。此外，可以通过这些虚拟的拓扑结构隐藏网络的多层、多供应商的特点，并且用户可以自行管理和控制其端到端的虚拟光网络。可以通过门户或由用户自己的控制器来完成用户控制并管理自己的网络切片。

服务提供商的益处：虚拟传输网络让服务提供商可以便利地共享物理网络资源，以提供新的增值服务，如供给内部和外部用户的动态、自我管理的光学VPN等。

物理网络的要求：光传输网络需要支持以波长和亚波长级别调配光路，并且每个光路具备丰富的OA

在所述的应用案例中有一个共同的主题，即下一代光传送网的光子层和电子层均需要有更强的灵活性。如果灵活性不够好，应用案例的价值对电信运营商就很有限。