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软件定义光网络(SDON)标准进展及技术新热点

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发表于 2019-9-7 15:16:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
软件定义光网络(SDON)将软件定义网络(SDN)和传送网络相互结合,是传送网管控领域的研究热点,目前已在分组传送网络(PTN)和光传送网(OTN)中有了诸多应用,并在网络管控架构、信息模型、南北向接口等方面,形成了一系列的标准。随着5G网络技术、云化专线等管控需求的出现,传送网管控系统和上层业务协同编排的交互联动需求更加明确,要求能够和上层业务管控系统实现协同管控和自动化网络切片管控,从简化运维提高运维效率的角度出发,需要传送网管控系统具备统一管控、智能运维等新特征。

一、SDON国际和国内标准化体系基本完善

在国际标准化方面,传送网SDON的标准化工作主要由ITU-T、ONF、IETF等几大标准化组织完成。

ITU-T主要关注5G传送网的管控架构、网络切片管控、L0层到L2层的信息模型等相关内容。目前ITU-T在管控架构方面,ITU-T已完成G.7701通用管控和ITU-T G.7702传送网SDN管控架构两篇规范制定;在网络信息模型方面,ITU-T G.7711通用信息模型定义了协议无关的信息模型,ITU-T G.854.1定义L1层的网络模型,ITU-T G.807(G.media)定义L0层媒介光网络的管控架构,ITU-T G.876(G.media-mgmt)对媒介光网络的管控功能和管控模型进行定义,ITU-T G.807和G.876预计将在2019年7月左右完成制定并通过审议。后续ITU-T Q12/14工作组在传送网SDN管控方面,将重点关注5G管控架构和模型的研究,采用虚拟网络(VN)管控模型和客户服务上下文(Client/Server Context)架构支持上层网络切片,实现传送网的切片管控,同时研究集中式控制器架构下的网络恢复技术。

ONF主要关注传送网SDN信息模型相关工作,主要由网络信息模型(OTIM)工作组进行,已经制定发布TR-512核心信息模型(CIM)、TR-527 传送API(TAPI)接口功能规范等相关标准,后续主要关注网络保护、OAM信息建模、L0层OTSi信息建模等相关工作。

IETF主要关注传送网、IP网络以及网络虚拟化的控制模型,定义了基于YANG的网络模型。其TEAS工作组目前正在完善基于ACTN的虚拟网络(VN)控制模型,其流量工程(TE)隧道和TE拓扑模型已经基本完成,这些模型均可以用于协议无关的面向连接的网络管控。和协议相关的网络管控及模型在CCAMP工作组制定,包括OTN隧道、拓扑、业务模型等。IETF后续将对网络虚拟化、网络切片、5G管控等方面开展标准制定共,并对相关的IETF YANG模型及其应用进行完善。

总的来说,ITU-T、ONF、IETF等国际标准化组织对SDON的标准化工作已经基本完成,当前聚焦5G管控技术的研究以及传送网相关信息模型的完善工作。国内标准化工作方面,中国通信标准化协会(CCSA)已经制定了较为完善的软件定义光网络标准体系,包括通用的SDON管控技术、软件定义光传送网(SDOTN)以及软件定义分组传送网(SPTN)相关的系列标准。

二、软件定义光网络(SDON)新的研究热点出现

随着5G技术到来以及云网协同等应用需求的出现,软件定义光网络(SDON)出现了一些新的研究热点,包括统一协同管控、多层网络管控、网络切片管控、智能运维、基于控制器的保护恢复等。

(一)统一管控成为SDON控制器部署主流方案

从网络平滑演进,保护既有网络投资,同时使得网络控制器的控制功能和传统的管理功能具备一致的用户体验,运营商网络存在统一管控的需求。统一管控主要的技术特点包括采用统一的管控平台,实现管理、控制和智能运维的统一部署;采用统一的数据模型,防止不同系统之间的数据冲突,减少数据同步带来的系统性能劣化;采用统一的北向接口,提供基于YANG模型的开放接口,实现网络资源的可编程。统一管控系统在实际的网络部署过程中,网络区域的划分可以基于分布式控制协议的性能需求,将协议扩散限定在一定的网络区域范围内部,降低信令对传送网络资源消耗,提高业务保护恢复性能。域控制器可以直接接入运营商业务协同编排器,实现控制器的扁平化部署,也可以采用多级的网络架构。可以通过厂商EMS/OMC和域控制器(DC)的功能统一,实现传送网域内资源的统一管控;通过上层资管系统、协同编排器同传送网多域协同控制器(SC)的统一,实现跨域业务的统一编排。

(二)SDON需要解决多层网络管控问题

下一代传送网支持多个网络层次,包括L0层到L3层的网络技术,在不同的域内可能采用不同的网络技术层次,或者在同一的网络域内具备多个层网络技术层次,软件定义光网络应具备多层、多域的网络管控功能。

多层多域的网络的管控可采用统一的多层管控网络模型,在通用模型架构下,通过对模型的裁剪和扩展实现。ITU-T G.7711/ONF TR512定义了通用的网络信息模型,IETF也在统一的模型架构下定义和技术无关的TE网络模型以及IP网络模型,ETH、ODU、L3VPN、光层等网络技术的信息建模模型可以在上述模型的基础上进行,进行裁剪和扩展,定义运营商统一的北向接口信息模型。

此外,传送网管控系统应具备多层网络资源的规划和优化功能,实现多层网络资源的最优配置。对于面向连接的业务路由策略,可采用统一的包括面向连接的业务路由策略和约束条件,包括L0层光通道、L1层ODU/FlexE通道、L2层ETH业务、L3层SR-TP隧道等,可以采用统一的路由计算策略和路由约束策略,如最小跳数、最小代价、最小时延、负载均衡、路径分离/包含/排斥网络资源、链路保护类型约束等。对于L3层无连接的路由策略,如SR-BE等,可以采用SDN的集中式路由发布或分布式BGP路由协议实现动态自动化的路由分配。

对于多层路由策略的协同,首先应在不同的网络层次之间传递路由参数,如服务层的路由代价、SRLG等参数,可以传递到客户层,服务层的链路路由代价参数可以用于客户层的路由计算。其次,多个层次的路由联合优化应定义多层联合路由优化目标、策略及约束条件等,实现多层的路由优化。

(三)自动化全周期运维是网络切片管控的基本需求

5G承载网络切片需求逐步明确,需要针对eMBB、uRLLC、mMTC等不同的业务类型提供承载网络的切片,网络切片的管控成为管控系统的重要内容。首先,对于切片管控架构而言,目前承载网络管控架构、信息模型、接口交互流程支持切片网络管控功能;其次网络切片需要智能规划,网络切片管控具备网络规划和优化的特征,承载网管控系统应引入新的切片规划和优化部署功能;对于切片管控流程,自动化部署和监控是5G网络切片的基本需求,应形成切片资源的发现、创建、运维的闭环流程,实现切片网络的自动化部署和运维,承载网络应支持手工切片功能;最后应基于上层控制器和编排系统的需求,基于各个层网络的技术特点,对多层网络资源进行切片管控,基于上层网络的切片需求以及承载网络的技术特征实现本层切片网络管控。

(四)智能运维为SDON技术带来新的特征

人工智能(AI)技术为网络管控带来新的特征,通过对承载网络的大数据分析,引入机器学习能力,可以实现以业务为中心的智能排障、基于AI的智能故障分析、智能故障自愈、基于业务性能监测的规划优化等智能化网络运维能力。网络智能运维功能应支持网络运维全生命周期的自动化、闭环、智能运维。在多厂商、多区域、多技术网络环境下,应定义统一的数据模型,提取承载网络的数据,以便进行网络行为的分析。此外,应定义行为模型,如制定故障处理模板、流量预警模型等,指导网络的智能运维。

三、小结

随着5G技术的到来以及云化专线等网络应用需求的出现,软件定义光网络带来了诸多新的研究热点。从标准化的现状来看,国际和国内均已形成了软件定义光网络较为完善的标准体系,下一步的研究热点将是多层网络管控架构、网络切片管控、多层网络信息模型、基于控制器的保护恢复等。软件定义光网络(SDON)将向着统一协同管理、智能运维等趋势演进,进一步提高网络的智能管控能力和运维效率。

作者简介

徐云斌,北京邮电大学工学博士,中国信息通信研究院技术与标准研究所主任工程师,主要从事智能光网络管理与控制器技术的研究。

联系方式:xuyunbin@caict.ac.cn

孟海军,现就职于中国信息通信研究院技术与标准研究所宽带网络研究部。

联系方式:menghaijun@caict.ac.cn

赵星,现就职于中国信息通信研究院技术与标准研究所宽带网络研究部。

联系方式:zhaoxing@caict.ac.cn

校 审 | 陈 力、 珊 珊

编 辑 | 凌 霄









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