SDN在傳送網(wǎng)絡的引入與應用分析

湯進凱　張奇　徐昕

摘要：認為軟件定義網(wǎng)絡（SDN）引入傳送網(wǎng)可以較為顯著地提升資源利用、運維管理等能力，在基站業(yè)務、集客業(yè)務、家寬業(yè)務、光纜網(wǎng)絡等應用場景中可通過軟件定義網(wǎng)絡+分組傳送網(wǎng)（SDN+PTN）、軟件定義網(wǎng)絡+分組傳送網(wǎng)+光傳送網(wǎng)（SDN+OTN）、軟件定義網(wǎng)絡+分組傳送網(wǎng)+光傳送網(wǎng)+無源光網(wǎng)絡（SDN+PON）、智能光配線網(wǎng)絡（ODN）等實現(xiàn)網(wǎng)絡與SDN的結合，實現(xiàn)業(yè)務的靈活調度、資源利用率的有效提升、全局性的資源配置。針對每張網(wǎng)絡的特點和技術成熟度，對傳送網(wǎng)引入SDN的路徑進行了分析，尤其針對SPTN（即SDN+PTN）的網(wǎng)絡結構和技術要求展開了分析，并對試點情況進行了介紹。最后，對比了SDN引入前后網(wǎng)管的組織架構，并提出SDN引入后各層功能的變化。

關鍵詞： 軟件定義網(wǎng)絡；控制器；分組傳送網(wǎng)；網(wǎng)管組織架構光網(wǎng)絡

Abstract： In this paper， we propose that software-defined network （SDN） applied in transmission network can increase the usage of network resources and enhance OAM. The different transmission networks combined with SDN technology will evolve into SDN+PTN， SDN+OTN， SDN+PON and intelligent ODN. When SDN is deployed in some scenarios， such as base station backhaul， business private line transmission， broadband access and ODN， the network can realize the scalability of service routing， the increase of resources usage， and the network global configuration. Regarding the feature of different transport networks and the maturity of SDN， this paper analyses the roadmap of SDN application and introduces the basic environment of SDN test bed. Finally， the structures of network management with SDN applied are compared， and the change of multi-layered after SDN introduced is also proposed.

Key words： SDN； controller； packet transport network （PTN）； network management organizational structure

軟件定義網(wǎng)絡（SDN）是近年來網(wǎng)絡通信領域非常重要的創(chuàng)新，它起源于大學，最早商用于互聯(lián)網(wǎng)公司，代表了從分布式控制再走向集中控制的技術趨勢。SDN不僅對互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等網(wǎng)絡產(chǎn)生重要的影響，也將會對傳送網(wǎng)絡產(chǎn)生深遠的影響。

1 SDN定義及發(fā)展

1.1 SDN起源與定義

2006年，斯坦福大學一科研團隊發(fā)明OpenFlow協(xié)議，通過Controller集中管控，應用于校園網(wǎng)絡的試驗創(chuàng)新；2009年，該研究團隊首次提出了SDN軟件定義網(wǎng)的概念，OpenFlow 1.0規(guī)范發(fā)布，獲得了學術界和工業(yè)界的廣泛認可和大力支持；2011年3月，開放網(wǎng)絡基金會ONF成立，主要致力于推動SDN架構、技術的規(guī)范和發(fā)展工作。

SDN是一種網(wǎng)絡組織方式的新方法，其主要特性包括：網(wǎng)絡控制與數(shù)據(jù)傳送平面的分離；控制平面與數(shù)據(jù)平面接口的統(tǒng)一；邏輯集中化的控制平面架構；網(wǎng)絡資源的可切片式及虛擬化管理。

狹義SDN：基于ONF組織發(fā)布的Openflow標準協(xié)議構建，由軟件Controller、Openflow交換機組成的軟件定義網(wǎng)絡。

廣義SDN：基于開放接口實現(xiàn)應用軟件可編程的各種基礎網(wǎng)絡架構，是軟件定義思想在網(wǎng)絡領域的延伸。

1.2 SDN引入傳送網(wǎng)的必要性

傳送網(wǎng)是一張全程全網(wǎng)的網(wǎng)絡，引入SDN可以較為顯著地提升資源利用、運維管理等能力。對于基站業(yè)務，可增強實現(xiàn)統(tǒng)計服用、流量感知、帶寬資源的動態(tài)調配，實現(xiàn)流量的多方向轉發(fā)和控制。對于集客業(yè)務，實現(xiàn)多廠家環(huán)境下，跨地市、跨省專線互聯(lián)協(xié)調配置；實現(xiàn)業(yè)務擴容和路徑調整等自動化規(guī)劃調整；提高業(yè)務響應時間，縮短業(yè)務開通周期；增強網(wǎng)絡-用戶交互界面，提升用戶對網(wǎng)絡資源的直接使用感知。對于家寬業(yè)務，實現(xiàn)集中業(yè)務發(fā)放，提高業(yè)務發(fā)放效率，進一步縮短業(yè)務受理/開通時間，感知用戶接入需求。簡單地說，SDN引入傳送網(wǎng)的價值體現(xiàn)在一是智能管理，提高效率；二是彈性管道，流量經(jīng)營；三是業(yè)務快速響應，提升用戶感知。

2 傳送網(wǎng)引入SDN的應用

場景分析

2.1 基站業(yè)務應用場景

隨著LTE、LTE-A等技術的演進，基站業(yè)務呈現(xiàn)高帶寬、低時延、橫向流量需求增加等趨勢，且隨著用戶的流動性，接入帶寬彈性變動。

面向基站業(yè)務，采用SDN+PTN即SPTN的方式，可實現(xiàn)PTN網(wǎng)絡集中化智能控制、高效多業(yè)務傳送能力、端到端運維管理（OAM），充分發(fā)揮PTN的可規(guī)劃能力，提高網(wǎng)絡資源使用效率。通過該技術實現(xiàn)了基站業(yè)務統(tǒng)計復用，流量感知、帶寬資源的動態(tài)調配；從全局的角度，用集中化的視角獲取最佳路徑，保證低時延；采用集中控制，實現(xiàn)流量的多方向轉發(fā)和控制?；緲I(yè)務SDN應用場景及特點如圖1所示。