基于ONOS統一控制器應用傳送網以太業務專線發放的研究

蔡力群

摘要：主要研究了基于ONOS架構的SDN統一控制器的產生及組成架構。并以傳送以太業務專線發放為例具體說明了ONOS開源控制平臺的優勢。從ONOS的優質特質出發，闡述了ONOS適用于運營商對開源控制器的要求，其具有高擴展、高性能、高實時、高可靠特性。使運營商可以靈活的進行業務協同和低成本的業務創新。

關鍵詞：ONOS架構；ONOS統一控制器；AC-T集中控制器

中圖分類號：TN915.02 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）30-0102-02

0引言

在運營商面臨網絡流量呈指數增長，而經濟效益增長乏力的情況下，對網絡架構的改造日益迫切，隨著SDN/NFV網絡架構的引入，開源控制器平臺的開發，促進了以ONOS為代表的一系列統一控制器的研發，為運營商提供了一種網絡應用的新思維、新技術。

1產生背景

當前運營商面臨網絡的轉型，在面向新技術（5G），新網絡New Network（SDN/NFV，CLOUD）新生態New Ecosystem（Open Sourse，Open Colibaoration）三個方面展開相關工作，著力構建數字化服務的新能力。推動網絡架構從以“語音和數據為核心”轉向“以內容和流量為核心”，從而引入SDN，NFV兩項核心技術，構建新型的數據中心，實現網絡功能的虛擬化、云化：構建新型網絡，從而實現網絡靈活、實現智能調度和網絡能力的開放。在新網絡方面，推進SDN，NFV等技術商用研究，成為迫在眉睫的問題。

ONOS產生：SDN領域的開山鼻祖是ONOS，由美國創始于2011年，ONOS生態系統主要由包括SDN創立者組成的ON.Lab以及全球領先網絡運營商和網絡通信廠商組成。ONOS控制器是由名為開放網絡實驗室（ON Lab）的非盈利性組織打造的基于ONOS的一款開源的商用控制器，旨在為服務提供商用和企業骨干網提供高可用性、可橫向擴展及高性能的網絡需求。

ONOS統一的網絡資源和網元模型奠定了第三方SDN應用程序互通的基礎，ONOS北向接口的標準化可以幫助運營商集成大量第三方的SDN應用，其統一的南向API接口可以幫助運營商引入第三方設備的驅動程序，避免廠家鎖定。多種南北向協議，既支持現有設備，也支持未來通用設備，既保護現有投資，又確保架構面向未來。

2 ONOS架構簡介

ONOS的系統層次劃分如圖1所示。

ONOS的系統層次分為：①和網元打交道的協議層和適配層：②協議不感知的ONOS Core層來管理網絡狀態和資源；③應用層消費Core層提供的統一的北向接口；④ONOS子系統：包含組件和服務，組件特性：模塊化、開放、抽象、簡單；⑤ONOS集群具有4點集群設計特性：分布式、對稱性、容錯與彈性擴展、位置透明；⑥ONOS核心特質：分布式內核：支持集群/分布式存儲，性能可靠性高，可擴展至性好。

網絡資源的統一建模：SDN抽象資源管理“微內核”，解耦APP和南向協議，統一資源管控并更好滿足APP互操作性：南北向模型開源：有利于形成事實標準，更好地實現互聯互通。

3以ONOS為基礎的統一控制器架構（圖2）

總體采用分布式框架中間是網絡Core。左半部分是系統框架包括分布式通信、分布式鎖、分布式DB。模型驅動框架。還有YANG TOOLS.通過IT生態獲取。右半部分是網絡基礎模型，用ONOS Core代碼。網絡拓撲服務包括資源管理、設備管理和隧道管理。形成網絡應用的基礎。

ONOS統一控制器的架構優勢：統一、基于統一控制器平臺，覆蓋E2E全網絡場景，功能和產品可以靈活組合與部署：開放ONSO-based，ODL-friendly：無縫對接ONOS/ODL兼容的北向用于和南向轉發器：高性能/擴展性基于云化分布式架構，支持控制器聯盟分層部署，強力支撐網絡擴展和處理性能提升：高可靠、通過多層次機制保證高可靠性，支持集群可靠和異地災備。

4傳送網SDN（T—SDN）解決方案

4.1產生原因 隨著網絡流量的指數增長，傳送網絡面臨越來越大的挑戰，主要包含：①網絡中各功能部件是離散離線的，立足于解決單點問題，在實時性、擴展性上不足，數據互通困難重重；②網絡規模巨大，全網管理復雜，設備成本高，升級困難，維護成本高；③不同廠商的傳送網絡之間、數據網絡和傳送網絡之間難以協同，業務端到端管理和維護復雜；④多層網絡無法統一控制，多層業務無法靈活調度，網絡適應性差。

4.2傳送網SDN（T-SDN）解決方案為解決以上問題，推出了傳送網SDN（T-SDN）解決方案，通過引入集中式的網絡控制，構建一個更加開放、靈活、動態的網絡。T-SDN系統相對于原有分布式控制傳送網的優勢主要體現在如下幾個方面：

①自動化。AC-T集中控制器統一控制，各工具/軟件全部有機連接，數據共享，互通性好，擴展性好，可實時在線解決網絡的各類問題。②虛擬化。通過對接入網絡的設備進行虛擬化抽象，統一管理，降低設備成本。支持一鍵式升級，降低維護成本。③協同。通過不同傳送網絡之間，數據網絡和傳送網絡的控制器進行協同，實現端到端業務自動化控制和資源優化。④彈性。多層次自協商，對不同層業務進行自動調整，提高網絡適應性。⑤開放。提供標準的北向接口，能夠快速提供OSS集成或支持用哪個好開放第三方自動化服務組件。

整體架構采用AC-T集中控制器完成網絡運維，多域管理等功能，快速滿足客戶靈活多變的各種需求。如圖3所示T-SDN解決方案架構。

4.3 T-SDN架構 整個T-SDN解決方案架構由下至上可劃分為三個層次，實現對整個網絡的管理和控制。

4.3.1物理設備 層在傳送網絡，物理設備層就是傳送網設備，負責向AC-T控制器提供網絡的基本信息并處理AC-T對網絡設備的操作請求。

4.3.2集中控制層 AC-T是解決方案的關鍵核心部分，其將越來越多的設備功能轉移到集中控制器，通過南向接口對網絡實施集中式的監控和控制，并由北向接口實現網絡抽象和定制化服務。

4.3.3 NMS網絡管理系統，負責對網絡和AC-T進行基本的配置操作，包括通信接口、控制器主備等，其他領域控制器指的是其他類型的網絡設備的AC-T。例如數據網絡，領域控制器為數據的AC-T。多域協同器負責多個相同或不同領域、設備廠商的AC-T的協同，實現多個集中控制器間的通信，完成運營商對全網端到端的管理和控制。

4.3.4應用層 一種基于集中控制器的應用平臺，用戶可以通過可圖形化的應用界面對網絡進行控制和管理。并且，通過開放的北向接口，第三方廠商也可以基于該SDN平臺來開發豐富的應用。分為一是設備廠商APP應用為客戶提供定制化的服務，通過北向接口和AC-T交互。二是第三方APP應用客戶可以通過自行開放獲取需要的服務，通過北向接口和AC-T交互。

T-SDN采用層次化控制器架構，實現多域網絡的集中管控，通過先進的算法實現網絡資源的最優調配，同時通過標準API構筑開放生態，致力于運營商打造一張面向未來云化的下一代傳送網絡，滿足企業到企業的專線、企業到云的專線、數據中心到數據中心互聯等多種業務場景，為運營商開源節流。傳送以太專線是采用彈性帶寬，基于AC-T控制器，用戶實現傳送以太專線業務帶寬靈活調整，并根據需求訂購帶寬，同時可基于時延策略選擇最優業務路徑。

5結束語

從運營商的網絡轉型出發，闡述了運營商未來發展的是一張基于SDN/NFV cloud的網絡，在從網絡架構的寬帶接入，到超寬帶彈性管道，再到云應用接入服務，促使SDN技術趨于ONOS控制器的統一，并說明了ONOS統一控制器的優勢及應用，符合時代的開放合作，開源創新。從而開創了運營商網絡架構的新篇章。endprint