基于軟件定義的OTN網(wǎng)絡(luò)探討

中興通訊 | 朱學(xué)濤

基于軟件定義的OTN網(wǎng)絡(luò)探討

中興通訊 | 朱學(xué)濤

基于軟件定義的OTN采用IT化、軟件化的思路和架構(gòu)來改變網(wǎng)絡(luò)，可編程光傳送網(wǎng)絡(luò)可以大幅提升現(xiàn)有OTN設(shè)備的傳輸效率和能力，靈活地對全局網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，是傳送平面技術(shù)發(fā)展到400G的必然趨勢。

目前，業(yè)界在超100G方面也已經(jīng)展開了廣泛的研究，在可以預(yù)見的幾年內(nèi)，400G也將拉開商用的帷幕，技術(shù)上面，多載波復(fù)用和多電平調(diào)制是其相對于100G的重要變化。

但是，目前的尷尬現(xiàn)狀是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入和產(chǎn)出之間的剪刀差越來越大，因此在400G乃至1T的時代，如何提升多載波技術(shù)的頻譜利用效率，以及怎樣通過資源的靈活調(diào)整提升網(wǎng)絡(luò)整體頻譜利用效率就具有重要意義。

此外，傳統(tǒng)OTN的特點是剛性帶寬管道、固定速率接口。這與當(dāng)前的眾多新業(yè)務(wù)實時變化、具有突發(fā)性的流量模式并不匹配，“剛性”特征不夠靈活，無法根據(jù)流量需求適時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)整，因此，需要更靈活，更開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即時調(diào)整，按需分配。

SDN (Software Defined Network)的理念是讓軟件來控制網(wǎng)絡(luò)，其主要特征是控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、邏輯集中控制和開放API?；赟DN架構(gòu)的OTN，通過軟件就可以對光傳輸資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，因此能夠更好地適應(yīng)業(yè)務(wù)的需求，提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率，OTN的SDN化將成為400G時代的重要演進(jìn)趨勢。

基于SDN的OTN網(wǎng)絡(luò)分析

基于SDN的OTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

可編程的SDN傳送層：可編程意味著可根據(jù)需要而改變，傳送層的可編程能力和特征是以組件的可編程能力為基礎(chǔ)，從而使得節(jié)點設(shè)備具備靈活的可編程特性，并將這些可編程能力向上層開放，使得整個光傳送網(wǎng)絡(luò)具備更強(qiáng)的軟件定義特征，提升光網(wǎng)絡(luò)整體性能和資源利用率，支持更多的光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

組件可編程體現(xiàn)在SDO(Software Defined Optical)和Flex Grid(Tunable Mux/Demux, WSS)器件上面。

基于前者，可實現(xiàn)頻譜效率可編程和補(bǔ)償算法可編程，頻譜效率可編程意味著子載波復(fù)用方式和調(diào)制方式可變；補(bǔ)償算法可編程意味著損傷補(bǔ)償算法可變以及FEC類型和格式可變。即線路側(cè)可根據(jù)不同的鏈路狀態(tài)選擇不同的頻譜效率和補(bǔ)償算法。通過對帶寬、距離和復(fù)雜度的權(quán)衡，SDO光模塊實現(xiàn)最佳的頻譜利用效率，從而更好適應(yīng)業(yè)務(wù)和場景的變化。

基于后者，可以實現(xiàn)柵格寬度可編程(N×12.5GHz)和光譜形狀可編程(可編程光濾波)，即可以根據(jù)不同的信號譜寬和級聯(lián)數(shù)量選擇不同柵格寬度和濾波形狀，靈活可變的柵格可以更好適應(yīng)400G（400G將不再是固定的50GHZ間隔）的需求。

節(jié)點可編程體現(xiàn)在傳送容器大小可編程，交換粒度可編程，光路資源可編程以及節(jié)點規(guī)?？删幊?，即可以實現(xiàn)Nx100G/200G/400G傳輸，也能夠基于任意帶寬顆粒度的子載波和信道進(jìn)行交換，還可以支持連續(xù)頻譜和非連續(xù)頻譜以及把一個物理節(jié)點虛擬化為多個邏輯節(jié)點，或者把多個物理節(jié)點組合為一個邏輯節(jié)點，從而提供了極大的靈活性，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)靈活、高效率的承載。

網(wǎng)絡(luò)可編程體現(xiàn)在將一個網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的用戶需要虛擬出多個不同的邏輯子網(wǎng)，向不同的客戶提供服務(wù)；并可以根據(jù)全網(wǎng)頻譜資源利用情況和線路損傷進(jìn)行資源調(diào)配與優(yōu)化，比如可以實現(xiàn)信道間和信道內(nèi)非線性聯(lián)合補(bǔ)償，提升傳輸性能，也可以進(jìn)行基于頻譜資源的路由算法和頻譜碎片整理，提升頻譜利用率，而網(wǎng)絡(luò)層的這種可編程特性則需要基于SDN Controller實現(xiàn)。

SDN Controller:Controller可以認(rèn)為是整個SDN系統(tǒng)的大腦，Controller有多種實現(xiàn)方式，一是SDN和OPENFLOW協(xié)議完全取代ASON及GMPLS和PCE架構(gòu), 打破現(xiàn)有分布式控制模式，取代所有域間域內(nèi)橫向控制技術(shù)和相關(guān)協(xié)議；二是直接使用PCE機(jī)制，可將信令等分布式控制功能統(tǒng)一到PCE實現(xiàn)，相關(guān)接口使用PCEP協(xié)議；三是SDN和OPENFLOW協(xié)議兼容ASON及PCE相關(guān)功能，可以利用ASON及PCE的已有成果，使用部分模塊或者功能作為Controller的一個組件，從而平滑的向SDN架構(gòu)演進(jìn)。

平滑演進(jìn)的Controller實現(xiàn)方案可如圖2所示分階段實現(xiàn)。

該方案由現(xiàn)有控制平面/PCE基礎(chǔ)上進(jìn)一步開放接口和集中管控逐步演進(jìn)實現(xiàn)，是控制平面的增強(qiáng)而非替代，這也是SDN在光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用和部署的共識和必由途徑，可以有效維護(hù)電信產(chǎn)業(yè)鏈的自身利益。

圖1 基于SDN的OTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 控制平面向SDN控制器平滑演進(jìn)

基于SDN的OTN價值

基于SDN的OTN，可以實現(xiàn)任意業(yè)務(wù)接入，任意粒度交換，任意帶寬傳輸，可以實時根據(jù)業(yè)務(wù)需求，依據(jù)集中統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和管理，以及擁有的全局網(wǎng)絡(luò)視圖，對全局網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)整與優(yōu)化，實現(xiàn)對設(shè)備與光纖網(wǎng)絡(luò)資源最大化利用，提高利用效率，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本 。

基于SDN的OTN，通用硬件架構(gòu)可以通過軟件靈活配置，可以綜合權(quán)衡各種因素選擇最佳傳輸方案，并且減少了單板類型，從而減少了備品備件成本和維護(hù)成本。同時，也降低了對工程和維護(hù)人員的技術(shù)要求，有利于業(yè)務(wù)的快速開通、部署和后續(xù)的維護(hù)。

在新業(yè)務(wù)流量暴增和流量突發(fā)，流向復(fù)雜化的情況下，傳統(tǒng)OTN網(wǎng)絡(luò)除了要面臨巨大的帶寬壓力外，其剛性特征也難以適應(yīng)業(yè)務(wù)的動態(tài)需求，基于軟件定義的OTN采用IT化、軟件化的思路和架構(gòu)來改變網(wǎng)絡(luò)，可編程光傳送網(wǎng)絡(luò)可以大幅提升現(xiàn)有OTN設(shè)備的傳輸效率和能力，靈活對全局網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，是傳送平面技術(shù)發(fā)展到400G的必然趨勢。