傳送網SDN技術標準化進展及熱點問題

徐云斌　中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部高級工程師張海懿　中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任

專家視點

傳送網SDN技術標準化進展及熱點問題

徐云斌中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部高級工程師
張海懿中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任

對傳送網絡SDN管理控制架構以及北向接口信息模型的標準化進展進行了介紹，并分析了當前傳送網絡SDN技術發展的一些熱點問題。

傳送網SDN；北向接口；信息模型；網絡應用

1　引言

傳送網SDN是將軟件定義網絡（SDN）的概念和技術應用于光傳送網絡，具備三大基本特征：控制與傳送分離、邏輯集中控制器和開發的控制器接口，其網絡架構具備開放性、可擴展性和異構性等特征。軟件定義光傳送網通過控制功能和傳送功能分離，對網絡資源和狀態進行邏輯集中控制，通過開放控制接口將抽象后的傳送網資源提供給應用層，實現傳送網絡的可編程性、自動化網絡控制，構建面向業務應用的靈活、開放、智能的光傳送網絡體系架構。

從標準化進展來看，與傳送王SDN相關的國際標準組織包括ONF、ITU-T和IETF。其中ONF關注于SDTN北向接口信息模型的標準化進展，南向接口基于OpenFlow光擴展1.0已經發布，正在制定2.0標準進展，MPLS-TP基于OpenFlow的擴展也提交了1.0版本。ITU-T主要關注SDTN網絡控制架構相關的內容，ITU-TG.cca和ITU-TG.asdtn分別對通用網絡架構和控制組件模型已經與SDTN相關的架構和組件模型進行了規范。IETFTEAS和CCAMP等標準化組織對傳送網SDN北向接口YANG信息模型也進行了規范，目前進展較為迅速。國內CCSA也完成了SDTN總體技術要求和SPTN總體技術要求的征求意見稿。本文將對傳送網絡SDN管理控制架構以及北向接口信息模型的標準化進展進行介紹，并分析當前傳送網絡SDN技術發展的一些熱點問題。

2　傳送網SDN標準化進展

2.1管理控制架構標準化進展

目前ITU-T和ONF標準化組織對傳送網SDN架構中的管理平面和控制平面的關系進行了進一步的修訂，引入了管理控制一體化（MCC）的概念。在ONFSDN架構1.0版本中，管理功能模塊和控制平面的界限清晰，二者之間通過管理控制接口（MPI）進行互連。在ONFSDN架構1.1版本中，對管理的角色和范圍進行了擴展，管理功能可以作為一個應用接入到控制器，也可以作為控制器的一個角色來實現。管理控制一體化架構如圖1所示。在此架構中，SDTN管理平面概念進行了弱化，將其變為管理功能和角色，包括SDTN控制器管理以及傳送平面管理功能，管理功能可以和控制器層面獨立實現，二者之間采用管理接口互通或者通過應用接口進行互通，也可以集成在控制器內部實現。

2.2北向接口信息模型標準化進展

在北向接口信息模型的標準化方面，ONF和IETF等標準組織的進展都較為迅速。2015年3月，ONF發布通用信息模型（CIM）1.0版本，完成拓撲、連接、終端、控制相關的信息模型，2015年11月發布1.1版本，補充了狀態、方向相關的信息模型。2016年度，ONF正在信息模型相關標準化工作包括與技術相關的模型（OTN/ETH/MPLS-TP）、保護恢復、物理設備、虛擬網絡視圖、Intent業務、通知模型等方面的內容。SDN注重開源平臺和事實標準，因此ONF加強推動信息模型工作的開源，設立了EAGLE開源項目，包括開源模型，開源信息模型工具（UML→YANG，YANG→JSON等），與ODL和ONOS合作推動開源控制平臺中實現ONF通用信息模型。

圖1　軟件定義光傳送網（SDTN）架構

IETF負責制定YANG信息模型語法，相關工作進展較快，相關的YANG信息模型文稿較多，與傳送網相關的信息模型主要在TEAS、CCAMP、I2RS、PCE、MPLS等工作中進行。其中TEAS工作中主要制定與協議無關的信息模型，包括流量工程（TE）YANG模型以及TE拓撲YANG模型，和具體傳送網絡協議相關的網絡信息模型主要在CCAMP、I2RS、MPLS等工作中完成，其中CCAMP工作中對L1光層網絡拓撲以及傳送網ODU層和OCh層隧道（Tunnel）YANG信息模型進行了定義，還包括靈活柵格、WSON網絡、DWDM網絡接口等方面的YANG模型；I2RS工作中對L2、L3層網絡以及業務層的拓撲模型進行了定義；MPLS工作對L2/L3 VPN網絡信息模型以及MPLS-TPOAM的信息模型進行了規范。由此可以看出，與ONF定義的信息模型相比，IETF的信息模型定義相對分散，在實際應用過程中需要體系化，和其他的標準化組織工作存在協調問題。ONF和IETF定義的信息模型主要對象關系映射見表1。

由表1可以看出，對于網絡拓撲資源對象，包括拓撲、節點、鏈路和端口等對象，ONF和IETF均定義對象向對應，只是二者在對象命名方式和標示方面存在差異。對于網絡業務方面，IETF定義的標簽交換路徑（LSP）和ONF定義的連接（Connection）對應。對于業務層的模型定義的關系對應方面，存在一定分歧，其中一種觀點是ONF定義的業務（Service）模型和IETF定義的隧道（Tunnel）對應，但是也有觀點認為，業務模型的終端點SEP位于網絡設備的客戶側端口，而隧道的終端點TTP位于網絡設備內部的線路側端口，而且二者支持的方向等屬性也存在差異，IETF應在隧道之上增加Service模型。

表1　ONF傳送API模型和IETFYANG模型對應關系

對于兩種新型模型的應用，特別是對于IP+光網絡的聯合組網應用場景，存在不同的網絡應用方式和可能，如圖2所示。對于IP網絡路由器設備，一般采用IETF的YANG信息模型作為北向接口標準，而對于傳送網絡設備，存在采用ONF的傳送API信息模型和IETF的YANG信息模型兩種可能。對于設備提供商而言，從保證產品系列的一致性角度出發，希望傳送網絡設備和IP網絡設備采用統一的接口；而對于運營商而言，可以通過協同控制器屏蔽不同的信息模型細節，而在協同控制器的北向NBI接口，面向網絡應用采用統一的信息模型標準。

圖2　北向接口信息模型應用場景

3　傳送網SDN熱點問題

3.1傳送網SDN管理部署應用問題

傳送網SDN技術引入以后，對現有的網絡管理控制架構和管理維護模式造成較大影響。從保護現有網絡設備投資的角度出發，傳送網SDN架構需要能夠兼容現有的網絡管理體系。傳送網SDN控制架構和現有網絡管理體系的部署模式存在兩種：分離部署模式和融合部署模式（見圖3）。

分離部署模式是指SDTN控制器與網管系統各自作為獨立的系統開發和運行，管理平面和控制器平面物理分離，兩者之間通過管理控制接口（M-CPI）進行信息交互，在分離模式下，控制器是設備的一個組件，仍屬于設備域范疇，作為一個被管理對象。融合部署模式是指SDTN控制器與網管系統實現統一平臺，傳送網SDN控制器和網管系統融合為統一管理控制系統，實現對SDTN網絡的統一管控。在融合模式下，控制器是管理控制系統的一個功能模塊，屬于管理控制域范疇。分離模式和融合模式的比較見表2。

對于運維人員而言，不希望維護多個獨立系統，容易造成數據沖突、維護復雜度高等問題，管控一體化是未來SDN管理部署應用的趨勢。傳統網管系統除完成業務管理外，還主要用于完成資源維護、故障派單等維護流程，控制器主要專注面向應用的業務和資源狀態維護，并具備一定的網絡資源抽象和虛擬化功能，傳送SDN控制器和管理系統進行一體化融合的過程中，需要對二者的功能進行區分和側重，逐步實施，在融合過程中充分評估和驗證對控制器的復雜度和性能造成的影響。

3.2傳送網SDN架構下的可靠性和安全問題

在傳送SDN架構下，集中式的控制器管理了大量的傳送網元，控制器或者控制通道的失效將對網絡造成重大影響，因此必須采取一定的措施，保障控制器平面的可靠性。目前，控制器一般采用服務器集群技術以及異地容災備份等方式，實現控制器的可靠性。其中，服務器集群技術可以滿足控制器的高可靠性、高穩定型、高安全性和高可用性需求，通過控制器鏡像、故障接管等機制，解決集群環境下的故障問題，通過虛擬接口（VI）架構，降低數據讀取延遲，提高服務器性能，服務器集群技術適用于網絡規模巨大的網絡，如協同控制器的部署。對于異地冗余備份機制，需要在相互備份的控制器之間同步業務的狀態、配置等信息，在故障發生時，自動從失效的主用控制器切換到備用控制器，并保持已建立的業務和連接不受影響。

圖3　傳送SDN架構與管理系統的部署應用方式

表2　分離模式和融合模式比較

在傳送SDN架構下，傳送網絡面向客戶應用提供開放可編程接口，傳送網絡由封閉網絡變為開放網絡，使得網絡風險增大。另一方面，集中式管控架構下，網絡和控制器受攻擊后的影響面進一步擴大，傳送SDN控制器的安全防攻擊能力成為其重要的指標。目前，傳送SDN網絡的安全機制主要包括控制器的安全機制以及控制通道的安全機制兩個方面的內容。

（1）控制器可以通過授權認證、用戶權限管理、操作日志維護等機制，防止用戶應用非法接入網絡資源，此外，控制器本身應具備安全防攻擊能力，防止外部惡意攻擊造成的服務器資源消耗、竊取服務器數據等影響。

（2）控制通道的安全主要通過控制協議的加密機制以及控制通道的物理隔離等手段提供安全防攻擊能力。

3.3傳送SDN集中管控下的性能

傳送SDN集中式的管控架構下，控制器需要獲取底層控制器和網絡拓撲資源信息，通過集中式的路由計算和指令下發完成網絡連接建立和業務提供，在集中式管控架構下，拓撲資源的更新、路由計算方式以及連接建立方式都對集中式的網絡連接建立和恢復時間造成一定的影響。此外，集中式的控制器能否管理傳送網絡海量網絡資源，在現網中長期運行的穩定性和可靠性都需要進行驗證。表3對控制器主要的性能指標及影響因素進行了分析。

表3　控制性能指標

由此可以看出，邏輯集中控制的SDTN網絡中，控制器性能將成為網絡性能的主要瓶頸。需對控制器的相關性能參數進行規范，以保證控制器滿足網絡性能要求。

4　結束語

ONF稱2016年度是傳送SDN北向接口信息模型標準化的關鍵之年，各個標準化組織對北向接口信息模型標準化工作進展迅速，不同標準組織定義的信息模型并不能帶來互連互通問題，但對控制器的開發以及設備廠商的產品實現造成一定復雜性，未來采用哪種信息模型取決于易用性、業界接受度、事實標準等因素，國內設備提供商、運營商以及標準化組織需要跟蹤標準化進展，推動國內北向接口的標準化、統一化。

從傳送網SDN應用部署實施面臨的問題來看，傳送網SDN管理系統和控制器系統的分離會導致維護成本大大提高，未來的發展趨勢是管理控制的一體化，而在管理控制一體化發展過程中，應充分考慮控制器的復雜度和性能問題。此外，傳送網引入SDN，可實現全網的集中管控，面向客戶的應用開放，會對網絡設備的可靠性、安全性帶來更大的風險，需要提供專門的機制來解決這一問題。最后，集中式管控架構下，控制器的性能成為網絡性能的主要瓶頸，傳送SDN架構下的網絡性能及指標有待進一步的驗證。

［1］ONFTR-521.SDNArchitecture Issue1.1［S］.ONF，2016（11）.

［2］ITU-T G.cca.Common Control Aspects［S］.ITU，2016（4）：24-29.

［3］ITU-T G.asdtn.Architecture for SDN Control of Transport Networks［S］.ITU，2016（4）：25-29.

［4］IETF.Draft-ietf-teas-yang-te-topo-04，YANG Data Model for TE Topologies［S］.IETF，2016（3）.

［5］IETF.Draft-zhang-ccamp-transport-ctrlnorth-yang-00，YANG Models for the Northbound Interface of a Transport Network Controller Requirements，Functions and a List of YANG Models ［S］.IETF，2016（3）.

愛立信與浪潮簽署云、媒體以及物聯網合作諒解備忘錄

近日，愛立信與中國領先的云計算、大數據服務商浪潮集團有限公司（下稱“浪潮”）共同宣布簽署合作諒解備忘錄。

愛立信與浪潮此前業已建立了良好的合作基礎。早在2002年，雙方即成立合資公司，共同開發和推廣無線通訊技術和產品。此次攜手是雙方合作的又一重大里程碑，將雙方合作推至包括云基礎架構、電視和媒體以及物聯網（IoT）等在內的新業務領域。

在云基礎架構方面，愛立信與浪潮將會測試并驗證部分愛立信軟件解決方案在浪潮硬件平臺的兼容性和性能，包括網絡功能虛擬化（NFV）、物聯網（IoT）、OSS/BSS以及云等領域，還將評估概念驗證（PoC）的合作機會。

愛立信攜手KDDI為企業提供物聯網連接

愛立信日前宣布與日本領先的運營商KDDI開展合作，幫助其部署愛立信終端連接平臺（DCP）。本次合作將為KDDI企業客戶提供加強的連接服務，并支持他們在全球范圍內部署物聯網解決方案。通過基于云的物聯網平臺DCP，KDDI能夠為企業客戶提供物聯網連接管理、簽約管理、網絡連接管理及靈活的計費業務，從而幫助企業在全球范圍內部署、管理并擴展物聯網互連終端與應用，同時提高運營效率并降低成本。

愛立信東北亞區總裁柯瑞東（Chris Houghton）表示：“愛立信致力于降低企業創建全新物聯網解決方案的門檻，消除行業間壁壘，并實現個人、商業和社會的聯通，以此推動物聯網演進。與KDDI的合作具有里程碑意義，有助于企業以經濟高效的方式為物聯網終端部署蜂窩服務。”

Standardization progressand application issues for transport SDN networks

XU Yunbin，ZHANG Haiyi

The standardization progress of management and control architecture and the information model of northbound interface for transport SDN networks were introduced in this paper，and the application issues of transport SDN technologies are also analyzed.

transport SDN networks；northbound interface；information model；application issues

（2015-06-28）