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2019/9/6 08:34

軟件定義光網絡(SDON)標準進展及技術新熱點

中國信息通信研究院微信號(CAICT_CHINA)  徐云斌 孟海軍 趙星

軟件定義光網絡(SDON)將軟件定義網絡SDN)和傳送網絡相互結合,是傳送網管控領域的研究熱點,目前已在分組傳送網絡(PTN)和光傳送網(OTN)中有了諸多應用,并在網絡管控架構、信息模型、南北向接口等方面,形成了一系列的標準。隨著5G網絡技術、云化專線等管控需求的出現,傳送網管控系統和上層業務協同編排的交互聯動需求更加明確,要求能夠和上層業務管控系統實現協同管控和自動化網絡切片管控,從簡化運維提高運維效率的角度出發,需要傳送網管控系統具備統一管控、智能運維等新特征。

一、SDON國際和國內標準化體系基本完善

在國際標準化方面,傳送網SDON的標準化工作主要由ITU-T、ONF、IETF等幾大標準化組織完成。

ITU-T主要ITU-T主要關注5G傳送網的管控架構、網絡切片管控、L0層到L2層的信息模型等相關內容。目前ITU-T在管控架構方面,ITU-T已完成G.7701通用管控和ITU-T G.7702傳送網SDN管控架構兩篇規范制定;在網絡信息模型方面,ITU-T G.7711通用信息模型定義了協議無關的信息模型,ITU-T G.854.1定義L1層的網絡模型,ITU-T G.807(G.media)定義L0層媒介光網絡的管控架構,ITU-T G.876(G.media-mgmt)對媒介光網絡的管控功能和管控模型進行定義,ITU-T G.807和G.876預計將在2019年7月左右完成制定并通過審議。后續ITU-T Q12/14工作組在傳送網SDN管控方面,將重點關注5G管控架構和模型的研究,采用虛擬網絡(VN)管控模型和客戶服務上下文(Client/Server Context)架構支持上層網絡切片,實現傳送網的切片管控,同時研究集中式控制器架構下的網絡恢復技術。

ONF主要關注傳送網SDN信息模型相關工作,主要由網絡信息模型(OTIM)工作組進行,已經制定發布TR-512核心信息模型(CIM)、TR-527 傳送API(TAPI)接口功能規范等相關標準,后續主要關注網絡保護、OAM信息建模、L0層OTSi信息建模等相關工作。

IETF主要關注傳送網、IP網絡以及網絡虛擬化的控制模型,定義了基于YANG的網絡模型。其TEAS工作組目前正在完善基于ACTN的虛擬網絡(VN)控制模型,其流量工程(TE)隧道和TE拓撲模型已經基本完成,這些模型均可以用于協議無關的面向連接的網絡管控。和協議相關的網絡管控及模型在CCAMP工作組制定,包括OTN隧道、拓撲、業務模型等。IETF后續將對網絡虛擬化、網絡切片、5G管控等方面開展標準制定共,并對相關的IETF YANG模型及其應用進行完善。

總的來說,ITU-T、ONF、IETF等國際標準化組織對SDON的標準化工作已經基本完成,當前聚焦5G管控技術的研究以及傳送網相關信息模型的完善工作。國內標準化工作方面,中國通信標準化協會(CCSA)已經制定了較為完善的軟件定義光網絡標準體系,包括通用的SDON管控技術、軟件定義光傳送網(SDOTN)以及軟件定義分組傳送網(SPTN)相關的系列標準。

二、軟件定義光網絡(SDON)新的研究熱點出現

隨著5G技術到來以及云網協同等應用需求的出現,軟件定義光網絡(SDON)出現了一些新的研究熱點,包括統一協同管控、多層網絡管控、網絡切片管控、智能運維、基于控制器的保護恢復等。

(一)統一管控成為SDON控制器部署主流方案

從網絡平滑演進,保護既有網絡投資,同時使得網絡控制器的控制功能和傳統的管理功能具備一致的用戶體驗,運營商網絡存在統一管控的需求。統一管控主要的技術特點包括采用統一的管控平臺,實現管理、控制和智能運維的統一部署;采用統一的數據模型,防止不同系統之間的數據沖突,減少數據同步帶來的系統性能劣化;采用統一的北向接口,提供基于YANG模型的開放接口,實現網絡資源的可編程。統一管控系統在實際的網絡部署過程中,網絡區域的劃分可以基于分布式控制協議的性能需求,將協議擴散限定在一定的網絡區域范圍內部,降低信令對傳送網絡資源消耗,提高業務保護恢復性能。域控制器可以直接接入運營商業務協同編排器,實現控制器的扁平化部署,也可以采用多級的網絡架構。可以通過廠商EMS/OMC和域控制器(DC)的功能統一,實現傳送網域內資源的統一管控;通過上層資管系統、協同編排器同傳送網多域協同控制器(SC)的統一,實現跨域業務的統一編排。

(二)SDON需要解決多層網絡管控問題

下一代傳送網支持多個網絡層次,包括L0層到L3層的網絡技術,在不同的域內可能采用不同的網絡技術層次,或者在同一的網絡域內具備多個層網絡技術層次,軟件定義光網絡應具備多層、多域的網絡管控功能。

多層多域的網絡的管控可采用統一的多層管控網絡模型,在通用模型架構下,通過對模型的裁剪和擴展實現。ITU-T G.7711/ONF TR512定義了通用的網絡信息模型,IETF也在統一的模型架構下定義和技術無關的TE網絡模型以及IP網絡模型,ETH、ODU、L3VPN、光層等網絡技術的信息建模模型可以在上述模型的基礎上進行,進行裁剪和擴展,定義運營商統一的北向接口信息模型。

此外,傳送網管控系統應具備多層網絡資源的規劃和優化功能,實現多層網絡資源的最優配置。對于面向連接的業務路由策略,可采用統一的包括面向連接的業務路由策略和約束條件,包括L0層光通道、L1層ODU/FlexE通道、L2層ETH業務、L3層SR-TP隧道等,可以采用統一的路由計算策略和路由約束策略,如最小跳數、最小代價、最小時延、負載均衡、路徑分離/包含/排斥網絡資源、鏈路保護類型約束等。對于L3層無連接的路由策略,如SR-BE等,可以采用SDN的集中式路由發布或分布式BGP路由協議實現動態自動化的路由分配。

對于多層路由策略的協同,首先應在不同的網絡層次之間傳遞路由參數,如服務層的路由代價、SRLG等參數,可以傳遞到客戶層,服務層的鏈路路由代價參數可以用于客戶層的路由計算。其次,多個層次的路由聯合優化應定義多層聯合路由優化目標、策略及約束條件等,實現多層的路由優化。

(三)自動化全周期運維是網絡切片管控的基本需求

5G承載網絡切片需求逐步明確,需要針對eMBB、uRLLC、mMTC等不同的業務類型提供承載網絡的切片,網絡切片的管控成為管控系統的重要內容。首先,對于切片管控架構而言,目前承載網絡管控架構、信息模型、接口交互流程支持切片網絡管控功能;其次網絡切片需要智能規劃,網絡切片管控具備網絡規劃和優化的特征,承載網管控系統應引入新的切片規劃和優化部署功能;對于切片管控流程,自動化部署和監控是5G網絡切片的基本需求,應形成切片資源的發現、創建、運維的閉環流程,實現切片網絡的自動化部署和運維,承載網絡應支持手工切片功能;最后應基于上層控制器和編排系統的需求,基于各個層網絡的技術特點,對多層網絡資源進行切片管控,基于上層網絡的切片需求以及承載網絡的技術特征實現本層切片網絡管控。

(四)智能運維為SDON技術帶來新的特征

人工智能(AI)技術為網絡管控帶來新的特征,通過對承載網絡的大數據分析,引入機器學習能力,可以實現以業務為中心的智能排障、基于AI的智能故障分析、智能故障自愈、基于業務性能監測的規劃優化等智能化網絡運維能力。網絡智能運維功能應支持網絡運維全生命周期的自動化、閉環、智能運維。在多廠商、多區域、多技術網絡環境下,應定義統一的數據模型,提取承載網絡的數據,以便進行網絡行為的分析。此外,應定義行為模型,如制定故障處理模板、流量預警模型等,指導網絡的智能運維。

三、小結

隨著5G技術的到來以及云化專線等網絡應用需求的出現,軟件定義光網絡帶來了諸多新的研究熱點。從標準化的現狀來看,國際和國內均已形成了軟件定義光網絡較為完善的標準體系,下一步的研究熱點將是多層網絡管控架構、網絡切片管控、多層網絡信息模型、基于控制器的保護恢復等。軟件定義光網絡(SDON)將向著統一協同管理、智能運維等趨勢演進,進一步提高網絡的智能管控能力和運維效率。

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