全面解析SDON技術發展:光網絡的下一站
目前,軟件定義光網絡SDON的架構實現了由控制功能與傳送功能的緊耦合到控制功能與運營功能的緊耦合、由以連接過程為核心的閉合控制到以組網過程為核心的開放控制的模式轉變,代表了光網絡技術與應用有了新的發展方向。
近年來,軟件定義光網絡SDON技術成為SDN與光網絡結合的熱門技術。2014年,光互聯論壇(OIF)與開放網絡基金(ONF)聯合組織開展了基于SDN的光傳送網OTN原型和互操作性測試與演示。在此次演示,由中國電信主導聯合中興、華為、烽火完成了中國首次SDON跨廠商、多域組網測試,驗證了基于層次化控制器架構的多域SDON技術方案的可行性,SDON商用化進程取得了突破性進展。
SDON技術的優勢和特點
SDON技術有三大優勢。其一,能夠有效地解決異構網絡之間的互聯互通。通過對OpenFlow等相關協議進行擴展,開發面向對象的交互控制接口,可以實現異構網絡信息抽象化和跨層網絡控制集成化,從而在接入網與核心網、數據網與光網絡、有線網和無線網之間建立起具備統一控制能力的新型異構網絡架構體系。其二,其可以滿足用戶對光網絡編排的需求。在網絡設備的使用、操作和銷售方式上實現靈活性,并能夠使用戶以更快的速度獲得想要的服務功能。其三,SDON能夠帶來對光網絡資源的虛擬化管理。其網絡設備范圍可覆蓋全部OTN產品,更好地發揮網絡基礎設施資源的優勢,通過開放的統一資源管理平臺,使網絡資源的利用達到最優化。層次化控制器架構的多域SDON技術方案的特點主要表現為:
整個架構分為四個層面:APP應用層、Orchestrator總控制器層、單域控制器層和Optical Network設備層。
APP應用層與Orchestrator總控制器之間的NBI接口重點采用Restful接口機制。Restful機制借鑒了WEB服務的架構風格,具備無狀態、實現簡單高效、松耦合、可伸縮等技術優勢,從而為北向接口NBI實現SDON的開放控制、可編程、可定義等技術特點,提供了天然的技術支撐。
單域控制器層與OpticalNetwork設備層之間的SBI接口盡量兼容WASON及較早部署的OTN網絡,確保SDON網絡與這些網絡設備的互聯互通,更好地滿足運營商對業務部署的平滑升級、漸進式演進思路。
光網絡的虛擬化
隨著SDON技術研究的不斷深入,業界逐步發現光網絡的虛擬化是實現基于SDON開放控制的基礎和前提,也是SDON控制器內部不可缺失的主要部分。對于SDON技術而言,網絡虛擬化是支持網絡結構多樣化的重要部分,是支持多運營商同時存在的網絡架構。它支持使用一系列的開放可編程的網絡接口,并針對物理層的網絡設備創建一個虛擬的抽象層。允許用戶對抽象層進行控制、改變相應的網絡狀態,并對用戶屏蔽物理層網絡的操作和使用復雜性,使用戶在抽象層上部署新的應用更加容易,從而提高應用的靈活性。
SDON中的網絡虛擬化與廣義網絡虛擬化的主要區別在于能夠實現虛擬化的主體。通常,人們認為SDN將數據網絡功能從單機、分散的硬件平臺分離出來,并以虛擬機的形式管理這些部件。而SDON中的網絡虛擬化將會使這些簡化、通用化。例如:屏蔽物理平面細節及實現自動化規劃、配置、管理、優化以及保護恢復。人工操作和規劃過程也在向虛擬化演變,自動化程度與靈活性的提高使運營商降低高層級工作負載,將其置于較低層級,包括光電子層面。
在SDON架構體系中,對光網絡進行虛擬化的主要目的在于:將光網絡的物理層基礎設施進行虛擬化,進而完成對光網絡服務的抽象和封裝,將提供的服務與物理層網絡設施分離,為上層用戶提供可編程、可定義的光網絡虛擬層。可對未來光網絡發展產生深刻的影響,運營商能夠通過向應用層用戶開放的接口等,把對光網絡基礎設施的控制權交給應用層用戶。根據用戶的等級權限,開放部分或全部光網絡虛擬層的網絡資源,允許用戶在可獲得的虛擬光網絡資源基礎上,根據自身需要進行訪問和控制—讓用戶自己整合、定義網絡資源,從而實現 “將光網絡資源作為一種服務” OAAS的技術理念。
SDON面臨的技術難點
2014年以來,光網絡虛擬化技術及應用的研究得到了業界普遍重視,包括中興、ADVA、華為等廠商都將下一代光網絡中部署“支持光網絡虛擬化的SDON系統”作為光網絡服務技術發展的重點。光網絡作為數據中心互聯的基礎資源,其虛擬化后的應用場景被普遍認為將大大簡化網絡運營商們的工作。
各數據中心有各自特定的QoS和SLA需求,因此網絡運營商需要專用的OTN網絡,通過虛擬光網絡在共享統一物理OTN網絡設備的基礎上,滿足不同的業務需求。目前,光網絡虛擬化面臨著諸多技術難點。主要包括:
如何提供可擴展的、靈活的、可配置的網絡應用服務,包括:跨多個管理域實現對端到端業務連接及OVPN的控制;如何根據用戶請求提供動態連接服務,即BoD業務;如何提供端到端的連接以保證低抖動、低延遲等QoS;如何在網絡資源之間進行協調,如CPU、存儲和可視化的顯示設備等。
對光網絡資源實現抽象封裝,即如何將光網絡物理層資源模型進行數學模型抽象化的提取,特別需要考慮光網絡資源與傳輸模式有自身的物理特性限制,比如區別于其他網絡的物理層損耗:由于光信號傳輸本身的特性,色散以及增益抖動等各種物理層光信道損傷的累積等,如何將這些光網絡物理層損耗抽象提取到光網絡虛擬層中。
虛擬化的光網絡資源映射問題為虛擬光網絡服務VONS中的虛擬節點和虛擬鏈路分配運行時所需的物理資源,設計出針對不同映射分配策略的優化求解目標函數(如基礎設施資源負載均衡、網絡貨幣收益最大化、可服務質量最優化、終端用戶量最大化等)、優化數學模型及優化算法等,滿足用戶對光網絡使用的個性化、性能、效益等需求。光網絡虛擬化技術研究任重道遠,但它所能帶來的價值是不可估量的,代表了SDON技術發展的前進方向,隨著中興通訊對其關注程度和研究深度的不斷提高,相信在不久的將來必將實現飛躍性的進展。