什么是“光網(wǎng)絡(luò)SDN”?

  SDN是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。它通過(guò)將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(交換機(jī)、路由器)的控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，把控制功能集中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理和調(diào)度，提升了網(wǎng)絡(luò)的效率和靈活性。

SDN的架構(gòu)

  那么，我們不禁會(huì)想，SDN是對(duì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，我們現(xiàn)在處于光通信的時(shí)代，包括5G在內(nèi)的電信網(wǎng)絡(luò)，傳送網(wǎng)基本上已經(jīng)是全光網(wǎng)絡(luò)了，那光網(wǎng)絡(luò)是不是也可以支持SDN技術(shù)呢?

  答案是肯定的。

  這種將SDN引入到光傳送網(wǎng)(OTN)，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)可編程化的技術(shù)，就是SDON(軟件定義光網(wǎng)絡(luò))。

  從原理和架構(gòu)上來(lái)說(shuō)，SDON和SDN非常類(lèi)似。

  SDON也是將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，然后引入控制器的概念，將網(wǎng)管功能合入控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的集中管控和統(tǒng)一調(diào)度。

  SDON架構(gòu)圖

  雖然SDON和SDN看上去很像，但SDN畢竟是針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)提出的，缺少對(duì)底層光網(wǎng)絡(luò)的支持。光層和電層屬性完全不同，兩者不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

  因此，SDON無(wú)法直接照搬SDN的技術(shù)，而是要在SDN的基礎(chǔ)上，進(jìn)行擴(kuò)展。

IP層(電層) 和光層，相互獨(dú)立

  SDON的關(guān)鍵技術(shù)

  從整體上來(lái)說(shuō)，SDON的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，分別是：可編程光層技術(shù)、SDON控制器和光網(wǎng)虛擬化技術(shù)。

  我們從底層往上，一個(gè)一個(gè)來(lái)看。

  首先，是可編程光層技術(shù)。

  想要實(shí)現(xiàn)光層的軟件定義、可編程，前提條件就是光層器件必須要足夠“靈活”。也就是說(shuō)，最底層的光模塊和光器件，部分性能參數(shù)可以修改，不能“寫(xiě)死”。

  實(shí)際上，隨著光通信技術(shù)的快速發(fā)展，如今，我們的光模塊與器件基本都已具備了可編程能力。光收發(fā)機(jī)的波長(zhǎng)、輸入輸出功率、調(diào)制格式、信號(hào)速率、前向糾錯(cuò)碼(FEC)類(lèi)型選擇，以及光放大器的增益調(diào)整范圍等等，這些參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)。

  此外，靈活柵格技術(shù)的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)波長(zhǎng)通道固定柵格的限制。ROADM技術(shù)，打破了傳統(tǒng)波長(zhǎng)通道50GHz、100GHz的間隔劃分。

  所有這些先決條件，最終實(shí)現(xiàn)了光路交換的可編程。以往不可變動(dòng)的光路，已經(jīng)發(fā)展成為物理性能可感知、可調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。這樣的光層，才能夠被SDON控制器靈活調(diào)度。

  我們?cè)賮?lái)看看SDON控制器。

  如果說(shuō)光層可編程是SDON的神經(jīng)末梢，那么，SDON控制器就是SDON的大腦。

  在SDON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，光網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的控制權(quán)被交給SDON控制器，由SDON控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)全局控制，對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu)。

  隨著5G和數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，傳輸網(wǎng)面臨的用戶需求和應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越復(fù)雜。針對(duì)不同的需求和場(chǎng)景，傳輸網(wǎng)需要有不同的QoS、時(shí)延、帶寬等指標(biāo)，存在很多種搭配模式。

  光網(wǎng)絡(luò)想要靈活應(yīng)對(duì)這些需求，就必須引入具備業(yè)務(wù)編排能力的SDON控制器。

  最后再看看光網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

  SDON架構(gòu)體系的核心理念，是對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化。

  光網(wǎng)絡(luò)虛擬化，說(shuō)白了，就是在一整套物理光網(wǎng)絡(luò)底層資源的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建多個(gè)獨(dú)立的虛擬光網(wǎng)絡(luò)。

  物理層變成若干個(gè)虛擬的抽象層，用戶通過(guò)開(kāi)放可編程的接口，對(duì)抽象層進(jìn)行控制。

  用戶控制網(wǎng)絡(luò)，可以是采用App的方式。底層物理網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜操作，完全被屏蔽，用戶可以像搭積木一樣，輕松完成光網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)用和部署。

  這就是SDON的奧義—— “應(yīng)用帶動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”、“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”。

  SDON的優(yōu)勢(shì)

  最后我們來(lái)說(shuō)說(shuō)SDON在實(shí)際應(yīng)用中到底會(huì)帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)。

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，SDON的優(yōu)勢(shì)包括三個(gè)方面，分別是：

  1、提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本

  2、業(yè)務(wù)快速開(kāi)通，支持預(yù)約開(kāi)通

  3、動(dòng)態(tài)路徑保護(hù)，通道靈活減配

  我們逐一來(lái)看。

  第一個(gè)，提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本。

  這個(gè)優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。SDON技術(shù)將控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離之后，把底層的網(wǎng)管能力收攏集中，實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)從“人工靜態(tài)網(wǎng)管配置”向“實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)智能控制”的演進(jìn)。

  這就好像是交通指揮，以前必須每個(gè)路口站一名交警，現(xiàn)在，所有的路口都有交警指揮中心統(tǒng)一控制了。效率必然提升，成本必然下降。

  第二，業(yè)務(wù)快速開(kāi)通，支持預(yù)約開(kāi)通。

  除了運(yùn)維之后，SDON也提升了業(yè)務(wù)開(kāi)通的速度。

  其實(shí)，如果只是靠人工來(lái)開(kāi)通的話，也快不了多少，關(guān)鍵是SDON控制器可以引入AI來(lái)幫忙。

  帶AI的SDON控制器，可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(包括速率、帶寬等參數(shù))，結(jié)合業(yè)務(wù)需求，在收到業(yè)務(wù)開(kāi)通請(qǐng)求后，通過(guò)智能計(jì)算，很快給出可用路由，讓業(yè)務(wù)得以快速開(kāi)通。

  SDON還可以根據(jù)日志分析，建立類(lèi)似業(yè)務(wù)的配置庫(kù)，在新開(kāi)業(yè)務(wù)時(shí)，直接調(diào)用或參考這些配置。這當(dāng)然比人工決策要快得多。

  業(yè)務(wù)套餐也不是一成不變的。在業(yè)務(wù)的使用過(guò)程中，SDON還支持對(duì)帶寬進(jìn)行“自動(dòng)調(diào)整”，這樣也可以節(jié)約資源，降低成本。

  所謂預(yù)約開(kāi)通更容易理解了，就是事先把配置都做好了，在指定的時(shí)間段，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)上線。

  第三個(gè)，動(dòng)態(tài)路徑保護(hù)，通道靈活減配。

  引入SDON之后，光網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)被全面監(jiān)控。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)或通路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，SDON可以馬上規(guī)劃出新的路線，在50ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)路徑切換，減小對(duì)業(yè)務(wù)的影響。

  有的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有完全中斷，只是發(fā)生了性能劣化(例如光纖老化)。在這種情況下，SDON也不需要重新?lián)Q路，而是基于網(wǎng)絡(luò)可編程，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行修改，例如修改調(diào)制方式等，通過(guò)降低網(wǎng)絡(luò)性能(例如降低速率)，實(shí)現(xiàn)另一種形式的動(dòng)態(tài)路徑保護(hù)。

  SDON的好處還有很多，以上只是其中一部分。

  在SDON的架構(gòu)下，整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)變得更像一個(gè)整體。光資源變成一個(gè)資源池，量化、統(tǒng)計(jì)更加方便，開(kāi)通、運(yùn)維更加智能。用戶用得開(kāi)心，運(yùn)營(yíng)商的投資也得到了保護(hù)，CAPEX進(jìn)一步降低，皆大歡喜。

  正因?yàn)镾DON擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以正逐漸成為行業(yè)的主流發(fā)展方向。

  光傳輸網(wǎng)絡(luò)的SDN化，經(jīng)歷了2014年的概念驗(yàn)證、2015年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目前正處于早期商用階段。國(guó)內(nèi)外陸續(xù)已有運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了SDON的商用。就在不久前，天津聯(lián)通聯(lián)合中興通訊成功部署了SDON業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了大型城市核心匯聚業(yè)務(wù)效率的大幅提升。相信后續(xù)還會(huì)有更多的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)向SDON的轉(zhuǎn)型。