什么是“光網(wǎng)絡SDN”?

  SDN是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的未來發(fā)展趨勢。它通過將傳統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點(交換機、路由器)的控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，把控制功能集中，實現(xiàn)了對整個網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理和調(diào)度，提升了網(wǎng)絡的效率和靈活性。

SDN的架構(gòu)

  那么，我們不禁會想，SDN是對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的重構(gòu)，我們現(xiàn)在處于光通信的時代，包括5G在內(nèi)的電信網(wǎng)絡，傳送網(wǎng)基本上已經(jīng)是全光網(wǎng)絡了，那光網(wǎng)絡是不是也可以支持SDN技術呢?

  答案是肯定的。

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

  從原理和架構(gòu)上來說，SDON和SDN非常類似。

  SDON也是將網(wǎng)絡節(jié)點的控制平面和轉(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，實現(xiàn)對整個光網(wǎng)絡的集中管控和統(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IP網(wǎng)絡提出的，缺少對底層光網(wǎng)絡的支持。光層和電層屬性完全不同，兩者不存在一一對應的關系。

  因此，SDON無法直接照搬SDN的技術，而是要在SDN的基礎上，進行擴展。

IP層(電層) 和光層，相互獨立

  SDON的關鍵技術

  從整體上來說，SDON的三個關鍵技術環(huán)節(jié)，分別是：可編程光層技術、SDON控制器和光網(wǎng)虛擬化技術。

  我們從底層往上，一個一個來看。

  首先，是可編程光層技術。

  想要實現(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，最底層的光模塊和光器件，部分性能參數(shù)可以修改，不能“寫死”。

  實際上，隨著光通信技術的快速發(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)機的波長、輸入輸出功率、調(diào)制格式、信號速率、前向糾錯碼(FEC)類型選擇，以及光放大器的增益調(diào)整范圍等等，這些參數(shù)都可以實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)。

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

  所有這些先決條件，最終實現(xiàn)了光路交換的可編程。以往不可變動的光路，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。

  我們再來看看SDON控制器。

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

  在SDON的網(wǎng)絡架構(gòu)中，光網(wǎng)絡性能參數(shù)的控制權(quán)被交給SDON控制器，由SDON控制器來實現(xiàn)全局控制，對各個參數(shù)進行調(diào)整，使網(wǎng)絡性能達到最優(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用場景也越來越復雜。針對不同的需求和場景，傳輸網(wǎng)需要有不同的QoS、時延、帶寬等指標，存在很多種搭配模式。

  光網(wǎng)絡想要靈活應對這些需求，就必須引入具備業(yè)務編排能力的SDON控制器。

  最后再看看光網(wǎng)絡虛擬化。

  SDON架構(gòu)體系的核心理念，是對光網(wǎng)絡進行虛擬化。

  光網(wǎng)絡虛擬化，說白了，就是在一整套物理光網(wǎng)絡底層資源的基礎上，創(chuàng)建多個獨立的虛擬光網(wǎng)絡。

  物理層變成若干個虛擬的抽象層，用戶通過開放可編程的接口，對抽象層進行控制。

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

  這就是SDON的奧義—— “應用帶動網(wǎng)絡”、“軟件定義網(wǎng)絡”。

  SDON的優(yōu)勢

  最后我們來說說SDON在實際應用中到底會帶來哪些優(yōu)勢。

  簡單來說，SDON的優(yōu)勢包括三個方面，分別是：

  1、提升運維效率，降低運維成本

  2、業(yè)務快速開通，支持預約開通

  3、動態(tài)路徑保護，通道靈活減配

  我們逐一來看。

  第一個，提升運維效率，降低運維成本。

  這個優(yōu)勢是顯而易見的。SDON技術將控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離之后，把底層的網(wǎng)管能力收攏集中，實現(xiàn)了光網(wǎng)絡從“人工靜態(tài)網(wǎng)管配置”向“實時動態(tài)智能控制”的演進。

  這就好像是交通指揮，以前必須每個路口站一名交警，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)務快速開通，支持預約開通。

  除了運維之后，SDON也提升了業(yè)務開通的速度。

  其實，如果只是靠人工來開通的話，也快不了多少，關鍵是SDON控制器可以引入AI來幫忙。

  帶AI的SDON控制器，可以根據(jù)當前網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)(包括速率、帶寬等參數(shù))，結(jié)合業(yè)務需求，在收到業(yè)務開通請求后，通過智能計算，很快給出可用路由，讓業(yè)務得以快速開通。

  SDON還可以根據(jù)日志分析，建立類似業(yè)務的配置庫，在新開業(yè)務時，直接調(diào)用或參考這些配置。這當然比人工決策要快得多。

  業(yè)務套餐也不是一成不變的。在業(yè)務的使用過程中，SDON還支持對帶寬進行“自動調(diào)整”，這樣也可以節(jié)約資源，降低成本。

  所謂預約開通更容易理解了，就是事先把配置都做好了，在指定的時間段，實現(xiàn)業(yè)務自動上線。

  第三個，動態(tài)路徑保護，通道靈活減配。

  引入SDON之后，光網(wǎng)絡的運行狀態(tài)被全面監(jiān)控。當網(wǎng)絡的某個節(jié)點或通路出現(xiàn)問題時，SDON可以馬上規(guī)劃出新的路線，在50ms內(nèi)實現(xiàn)路徑切換，減小對業(yè)務的影響。

  有的時候，網(wǎng)絡并沒有完全中斷，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)絡可編程，對光網(wǎng)絡參數(shù)進行修改，例如修改調(diào)制方式等，通過降低網(wǎng)絡性能(例如降低速率)，實現(xiàn)另一種形式的動態(tài)路徑保護。

  SDON的好處還有很多，以上只是其中一部分。

  在SDON的架構(gòu)下，整個光網(wǎng)絡變得更像一個整體。光資源變成一個資源池，量化、統(tǒng)計更加方便，開通、運維更加智能。用戶用得開心，運營商的投資也得到了保護，CAPEX進一步降低，皆大歡喜。

  正因為SDON擁有明顯的優(yōu)勢，所以正逐漸成為行業(yè)的主流發(fā)展方向。

  光傳輸網(wǎng)絡的SDN化，經(jīng)歷了2014年的概念驗證、2015年的現(xiàn)場試驗，目前正處于早期商用階段。國內(nèi)外陸續(xù)已有運營商進行了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，實現(xiàn)了大型城市核心匯聚業(yè)務效率的大幅提升。相信后續(xù)還會有更多的光網(wǎng)絡實現(xiàn)向SDON的轉(zhuǎn)型。