中國移動OTN網絡引入SDN技術的探討

中國移動研究院│柳晟

中國移動OTN網絡引入SDN技術的探討

中國移動研究院│柳晟

目前中國移動OTN網絡中的部分省際和省內骨干網正開始部署基于ASON分布式控制平面的OTN設備，因此除了要考慮OTN向SDN OTN過渡的問題，還要考慮ASON分布式控制平面的OTN向集中式控制平面的SDN OTN過渡的問題。

OTN技術是以傳統WDM波分復用技術為基礎，借鑒并吸收了SDH的分層結構，并擴展分組處理功能，實現了在線監控、保護、管理等功能的新一代光傳送網。OTN技術可以提供大容量、高可靠性、低成本、可靈活調度的傳送管道，已經被廣泛地應用于中國移動的省際骨干網、省內骨干網和城域傳送網中。

OTN網絡控制平面技術發展狀況

目前，省際骨干網、省內骨干網為網狀拓撲。城域傳送網多以環形和網狀拓撲為主，其中城域核心層多為網狀拓撲，城域匯聚層和城域接入層多為環形拓撲組網。現網中OTN設備主要通過管理平面靜態方式組網，通過基于NMS（網絡管理系統）實現網絡端到端的管理，目前現網中OTN設備沒有廣泛使用控制平面。面向未來，由于城域核心層以及省際骨干網、省內骨干網都是網狀拓撲，這使引入控制平面、通過ASON和SDN等技術對網絡進行優化變得可能，如圖1所示。

從業界趨勢看，控制平面逐步從分布式控制平面方案向集中式控制平面方案發展。未來網絡通過設備與控制器之間接口標準化，實現網絡控制與轉發分離；通過控制平面API開放，構建更靈活、開放的網絡。

圖1 城域傳送網架構

OTN網絡控制平面發展分為三階段

考慮到運營商現有OTN網絡需要平滑演進，OTN網絡控制平面的發展可以分三個階段。

● 第一階段，分布式ASON，實現讓網絡智能化、自動化。實現鏈路和拓撲自動發現、端到端自動業務創建，以及端到端自動業務恢復。基于GMPLS的分布式控制平面解決方案需要涉及分布式路由協議、信令協議和鏈路管理協議。

● 第二階段，集中式控制+分布式ASON控制，實現網絡集中式全局優化。保留分布式控制平面，采用集中控制器+分布式ASON，可實現集中控制器負責全局最優資源分配和業務路徑計算，分布式負責執行，這樣可以達成資源利用率和重路由性能的最佳效果。

PCEP和Openflow是目前實現SDN的兩種不同南向協議技術，很多觀點認為，這兩種技術不是替代關系，而是并存關系，適用不同的場景。PCE更適合GMPLS/ASON網絡向SDN演進，而Openflow更適合非ASON網絡向SDN演進。

PCE方案適用于骨干或城域核心，網絡MESH化較好，保護恢復可靠性要求高的場景。而Openflow更適合接入匯聚網絡，節點數量多，但拓撲大多為環或鏈，不適合也不必要部署ASON的場景。PCE服務器有全網拓撲和業務數據，先進的批量優化算法，可實現資源利用率進一步提升。南向接口PCEP定位于路徑同步和計算等的協議交互。通過集中加分布的控制平面可以實現在線業務的快速路徑規劃和發放、可預覽的在線光纖割接模擬、實時在線生存性分析和資源預警，以及實時在線預置路徑刷新和告警。

● 第三階段，開放協同的SDN，實現讓網絡面向服務、互聯互通。SDN控制器主要是面向應用、端到端業務和最終用戶的。通過開放的北向API，對外提供網絡編程能力和服務，實現各種網絡應用，這是SDN的核心理念和價值。開放協同SDN方案需要標準化協同器與控制器之間的接口、標準化協同器的北向接口，同時開放給應用。網管仍定位傳統的管理功能，主要是面向維護人員，做好網絡的后勤工作，保證網絡的業務運營。

在開放協同SDN階段，SDN集中控制器可以是PCE服務器的平滑演進和升級，增加了多域協同和外部服務能力。北向接口可以為基于RESTFul(一種軟件設計風格)技術的Webservice開放接口，可對外提供Bandwidth on Demand（按需分配帶寬）和OVPN（光纖虛擬專用網）等增值服務。南向接口可以為PCEP或Openflow，PCEP仍定位于路徑計算等路由功能，Openflow定位于業務創建、刪除等連接控制功能。

集中式的控制器可按照不同策略將客戶業務需求轉換為網絡的資源調度方案，應支持路由策略、保護策略、性能監控策略、QoS及帶寬策略、安全策略等。其中，路由策略應支持最短路徑、最小跳數、最短時延/抖動、帶寬均衡等多種路徑計算機制，保護策略應支持基于業務等級提供線性1∶1/1+1、環網保護、永久1+1、動態重路由恢復等保護機制，QoS及帶寬策略應支持優先級靈活調整機制，性能監控策略應支持不同粒度的業務監控設置機制，安全策略應支持業務隔離機制。

對于SDN控制器的管理域大小和運算負載，根據分析，當控制器適用主流機架式服務器或刀片服務器（8核，8G內存），可以管理約600個節點。如果網絡規模更大，就需要采取控制器集群技術了。

對于跨層支持，ASON一直沒有很好支持光電混合交叉、IP+光協同等多層網絡，就是因為分布式比較難處理多層協同問題，SDN集中控制器有多層網絡拓撲和業務信息，非常適合做多層網絡的協同調度。而對于未來FlexGrid和FlexRate，相比目前FixGrid，更需要集中式復雜的路由算法來更好分配波長頻譜資源。

OTN控制平面的測試和現網演進策略

中國移動聯合中國信息通信研究院開展了基于OTN平臺的PCE測試，測試基于多層、多域、光電混合的OTN智能業務調度場景。具備PCE功能的OTN設備基本實現了單域、多域、多層環境下的路徑計算、信令控制、自動發現和保護恢復功能，基于PCE的控制平面與分布式控制平面相比，在連接建立、保護恢復時間等性能方面基本相當。

基于PCE的控制平面優勢明顯

與分布式控制平面相比，PCE的主要優勢體現在以下方面。

● 解決分布式恢復沖突：多條首尾不同的業務在恢復時可能競爭相同路徑資源，導致恢復失效。而PCE由于采用集中式計算，避免了分布式控制平面不同節點分別計算導致資源競爭的問題，可以有效提高業務恢復率和恢復時間。

● 最優化網絡資源分配：PCE具有同時計算多條業務路徑的能力，并使用較強處理能力的服務器，可以采用復雜的算法根據全網業務需求實現網絡資源的最優分配。

● 多層、多域組網：在多域環境下，通過PCE之間的協作實現端到端跨域路由計算問題。在多層環境下，解決跨層的路由計算問題，特別是復雜的光層損傷路徑計算，提高多層網絡的資源利用效率。

目前中國移動OTN網絡中的部分省際和省內骨干網正開始部署基于ASON分布式控制平面的OTN設備，因此除了要考慮OTN向SDN OTN過渡的問題，還要考慮ASON分布式控制平面的OTN向集中式控制平面的SDN OTN過渡的問題。

SDN OTN應用場景

由于OTN網絡的規模、復雜性和歷史原因，未來可能集中式的控制平面和分布式的控制平面在OTN網絡中共存，SDN OTN可以重用ASON/PCE控制架構中成熟的信令、集中路由計算、分布式恢復等控制機制。有可能出現以下3種場景：保留分布式的ASON控制平面，拓撲管理、路由計算、業務連接建立都由分布式ASON控制平面完成，上層的SDN控制器負責跨域、跨層、跨廠家。第二種情況，采用PCE架構，路由計算由集中控制器完成，業務連接建立仍采用GMPLS,上層的SDN控制器負責部分跨域、跨廠家功能。第三種情況，路由計算、業務連接建立都由SDN控制器負責，分布式的控制平面完全去掉，或作為集中式控制平面的候補。

小結

根據中國移動OTN網絡的現網狀況和發展需求，在OTN網絡的控制平面引入智能控制平面已成為演進趨勢。通過ASON、PCE、SDN等智能控制平面技術，有望解決快速開通業務、協調保護、光電跨層協同、IP+光、通過SDN協同多個ASON域等復雜的網絡功能，提高中國移動OTN網絡性能。

編輯｜黃海峰 huanghaifeng@bixintong.com.cn