基于軟件定義的OTN網絡探討

中興通訊 | 朱學濤

基于軟件定義的OTN網絡探討

中興通訊 | 朱學濤

基于軟件定義的OTN采用IT化、軟件化的思路和架構來改變網絡，可編程光傳送網絡可以大幅提升現有OTN設備的傳輸效率和能力，靈活地對全局網絡進行優化，是傳送平面技術發展到400G的必然趨勢。

目前，業界在超100G方面也已經展開了廣泛的研究，在可以預見的幾年內，400G也將拉開商用的帷幕，技術上面，多載波復用和多電平調制是其相對于100G的重要變化。

但是，目前的尷尬現狀是網絡建設投入和產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的頻譜利用效率，以及怎樣通過資源的靈活調整提升網絡整體頻譜利用效率就具有重要意義。

此外，傳統OTN的特點是剛性帶寬管道、固定速率接口。這與當前的眾多新業務實時變化、具有突發性的流量模式并不匹配，“剛性”特征不夠靈活，無法根據流量需求適時進行網絡資源的動態調整，因此，需要更靈活，更開放的網絡架構，即時調整，按需分配。

SDN (Software Defined Network)的理念是讓軟件來控制網絡，其主要特征是控制與轉發分離、邏輯集中控制和開放API。基于SDN架構的OTN，通過軟件就可以對光傳輸資源進行動態調整，因此能夠更好地適應業務的需求，提高網絡的利用效率，OTN的SDN化將成為400G時代的重要演進趨勢。

基于SDN的OTN網絡分析

基于SDN的OTN網絡架構如圖1所示。

可編程的SDN傳送層：可編程意味著可根據需要而改變，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，從而使得節點設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，使得整個光傳送網絡具備更強的軟件定義特征，提升光網絡整體性能和資源利用率，支持更多的光網絡應用。

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

基于前者，可實現頻譜效率可編程和補償算法可編程，頻譜效率可編程意味著子載波復用方式和調制方式可變；補償算法可編程意味著損傷補償算法可變以及FEC類型和格式可變。即線路側可根據不同的鏈路狀態選擇不同的頻譜效率和補償算法。通過對帶寬、距離和復雜度的權衡，SDO光模塊實現最佳的頻譜利用效率，從而更好適應業務和場景的變化。

基于后者，可以實現柵格寬度可編程(N×12.5GHz)和光譜形狀可編程(可編程光濾波)，即可以根據不同的信號譜寬和級聯數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400G（400G將不再是固定的50GHZ間隔）的需求。

節點可編程體現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點規?？删幊蹋纯梢詫崿FNx100G/200G/400G傳輸，也能夠基于任意帶寬顆粒度的子載波和信道進行交換，還可以支持連續頻譜和非連續頻譜以及把一個物理節點虛擬化為多個邏輯節點，或者把多個物理節點組合為一個邏輯節點，從而提供了極大的靈活性，實現對業務靈活、高效率的承載。

網絡可編程體現在將一個網絡根據不同的用戶需要虛擬出多個不同的邏輯子網，向不同的客戶提供服務；并可以根據全網頻譜資源利用情況和線路損傷進行資源調配與優化，比如可以實現信道間和信道內非線性聯合補償，提升傳輸性能，也可以進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，而網絡層的這種可編程特性則需要基于SDN Controller實現。

SDN Controller:Controller可以認為是整個SDN系統的大腦，Controller有多種實現方式，一是SDN和OPENFLOW協議完全取代ASON及GMPLS和PCE架構, 打破現有分布式控制模式，取代所有域間域內橫向控制技術和相關協議；二是直接使用PCE機制，可將信令等分布式控制功能統一到PCE實現，相關接口使用PCEP協議；三是SDN和OPENFLOW協議兼容ASON及PCE相關功能，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架構演進。

平滑演進的Controller實現方案可如圖2所示分階段實現。

該方案由現有控制平面/PCE基礎上進一步開放接口和集中管控逐步演進實現，是控制平面的增強而非替代，這也是SDN在光傳送網領域的應用和部署的共識和必由途徑，可以有效維護電信產業鏈的自身利益。

圖1 基于SDN的OTN網絡架構

圖2 控制平面向SDN控制器平滑演進

基于SDN的OTN價值

基于SDN的OTN，可以實現任意業務接入，任意粒度交換，任意帶寬傳輸，可以實時根據業務需求，依據集中統一的網絡控制和管理，以及擁有的全局網絡視圖，對全局網絡資源進行動態調整與優化，實現對設備與光纖網絡資源最大化利用，提高利用效率，減少網絡建設成本 。

基于SDN的OTN，通用硬件架構可以通過軟件靈活配置，可以綜合權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成本。同時，也降低了對工程和維護人員的技術要求，有利于業務的快速開通、部署和后續的維護。

在新業務流量暴增和流量突發，流向復雜化的情況下，傳統OTN網絡除了要面臨巨大的帶寬壓力外，其剛性特征也難以適應業務的動態需求，基于軟件定義的OTN采用IT化、軟件化的思路和架構來改變網絡，可編程光傳送網絡可以大幅提升現有OTN設備的傳輸效率和能力，靈活對全局網絡進行優化，是傳送平面技術發展到400G的必然趨勢。