基于 SDN的城域传送承载网和 OTN网络演进分析

基于 SDN的城域传送承载网和 OTN网络演进分析

党飞

中国移动通信集团广西有限公司

【摘要】随着5G时代到来，人们对网络技术有了更高的应用需求，这给运营商传统电信网络带来极大挑战，运营商需要及时改变网络构建进行网络转型，在进行网络构建过程中，推动SDN化网络重构发展有助于实现网络开放、集中控制、高效承载的功能。本文将研究SDN架构体系的演进的趋势及新发展，详细阐述OTN网络采用SDN的传输性能，探究能够实现运营商全局网络灵活布局的建设目标。

【关键词】SDN(软件定义网络)；OTN(光传送网)；城域传送网；电信网络

随着互联网新兴技术及应用不断渗透到我们生活中，新兴技术在给人类带来便利的同时也对网络需求提出更高要求，因此，运营商需要提升网络和信息服务技术，升级改进相关基础设施。随着各种网络业务出现，运营商现有的流量空间难以满足现有用户对流量的需求，传统网络改革势在必行。传统电信网络需要与互联网及时结合起来，这样才能满足需要大量流量的互联网业务，避免无法满足业务和应用需求，导致客户流失。

1.基于SDN的网络重构

SDN就是软件定义网络的因为缩写，是一种新型网络创新构架，能够将网络设备的控制面与数据面分离开来，实现对网络流量的灵活控制^[2]。从网络技术发展趋势来看，SDN是促进网络创新和重构网络体系的重要动力。在各大运营商引入SDN后，就能实现网络主动灵活响应互联网应用的建设目标，形成一个开放、敏捷的全新网络构架。这样的网络结构具有层次少、类型简单的特点，还能通过网络编程实现网络资源的快速扩展，达到适应应用软件的目的。具体来说，SDN架构体系主要分为三个重要组成部分，分别是控制层、应用层和转发层。SDN架构体系能够实现对软件的控制及硬件数据传输，通过在平台上开发各种应用程序来满足网络拓扑对网络资源的多种需求，能够有效提高网络利用效率。

2.基于SDN的城域传送承载网

2.1城域传送网SDN演进的趋势

目前，城域传送网网络结构开始引入L3功能，OTN需要下沉到汇聚层，然后将城域核心层引入L3功能方面，为LTE回传承载提供多点到多点网络连接提供技术支持。在这个过程中，X2的流量占比较小，可以忽视其对流量迂回的影响，同时在L2网络应用接入的配置较为简单，实现跨本地横向流量承载需要，提升业务承载能力，实现传输技术与IP技术深度融合发展目标。随着OTN下沉到汇聚层，PON网络在家庭客户、WLAN业务带宽方面的承载需要增加，而OLT的上联需求更加旺盛，这时候城域传送网就需要满足GE以上大颗粒业务承载需求，还需要扩展传送距离及宽带范围。在这个过程中OTN硬管道的连接路径为ONU——OLT——OTN—SR/BRAS，如图1，而无线回传小颗粒业务的接入路径为基站——PTN——OTN——SGW，如图2。在这个过程中，SDN将演变成网状网，拓展网络覆盖范围，能够提高网络资源的利用效率，减少转发次数和延时可能性，进而提升网络整体服务质量。

图1 城域传送网 SDN大颗粒业务业务回传路径

图2 城域传送网 SDN小颗粒业务业务回传路径

2.2基于SDN的城域传送承载网的应用

随着网络技术的发展，未来的网络架构将会实现网络功能虚拟化全面重构，国际主流运营商都将进行多项网络重构计划及战略，加快网络重构进程。在此之前，中国移动发布了NovoNet2020愿景，提出将统一规划多层DC架构替代通信局房，通过利用MANO技术、DN控制器体系、软件编程等技术来完成网元功能，促进网络集中化、一体化发展。同时，网络云化的出现为网络流量和流向多元化发展提供传输渠道，城域传送网设备需要采用基于SDN三层结构作为核心，从而实现城域传送承载网的集中化控制及高效承载功能。在这个过程中，应用层是城域网的统一入口，控制层能够加强网络智能加速， RESTful 接口可以提升网络开放能力，实现跨域、跨厂商协同管理。

3.基于SDN架构的OTN(光传送网)

3.1 SDN架构的光传送网（OTN）

传统的光传送网额接口速率呈现的是静态分布模式，但这样的分布模式会阻碍IP化业务的发展，无法满足宽带动态化变化和流量突发模式的需求，因此实行光传送网转型升级很有必要。通过应用基于SDN架构的光传送网，能够改变原有网管系统的部件，实现控制器与网管系统共同发展目标。然后，通过SDN与光交叉技术相互配合，能够实现灵活调度OTN波长级的目标，进而可以提升宽带功能，起到节省功耗的作用。利用软件能够及时调整光传输资源的相关数据，使其更加符合业务发展需求，进而能够提升网络利用率。

3.2 SDN架构的光传送网的应用价值

基于SDN来重建光传送网，能够强化网络构架的应用价值，主要表现在三个重要方面。第一，提升宽带资源的灵活调度和满足减小时延需求。通过利用SDN深入挖掘网络资源，客户能够根据自身的需要谨慎宽带资源调整，制定个性化时延方案，满足用户多样化时延需求。第二，提升网络构架的协调性。通过使用厂家自带的控制器，就可以控制不同网络的信息资源传输，然后在通过SDN架构的协同控制器来从不同的控制器获取其他子网拓扑信息，就能在多域网络中实现端对端的控制管理，满足网络多领域控制管理需求。第三，提升网络构架的业务创新能力。通过利用应用程序编程接口可以实现对各种可编程业务、开放网络的参数修改，提升网络系统的创新能力和应用能力。不同的接口将会实现不同的功能，南向接口能够实现控制器与网络设备的实时交互，强化网络信息交互及控制；北向接口能够对外提供一个良好的编程接口，更有利于上层APP应用的开发和应用。

3.3SDN构架OTN应用场景

不同的运营商采用的OTN网络规模也不一样，但它们的发展方向都是需要成为一个全面的控制系统，将包含多种控制平面，如分布式控制平面与集中式控制平面的结合。引入SDN后的OTN网络可以分为三种，一是上层SDN控制器将负责融合功能，如跨厂家、跨领域、跨层次等功能，这样一来，需要在原有分布式控制平面基础上强化拓扑管理和业务连接技术；二是保持SDN控制器跨域宏能，并采用GMPLS建立业务连接，最终完成路由计算；三是采用集中式为主、分布式为辅的融合控制平面，通过SDN控制器负责建立业务连接和路由计算。在完成SDN融入OTN网络后，需要引入全新的控制平面和改善网络构架及接口设计，提升动态化管理水平。

采用多层、多域的光电混合业务调度程序，可以为OTN设备添加了PCE功能，然后就能扩大管理范围，实现多层环境下路径计算。PCE 功能可以结局同一业务不同路径的资源恢复失效问题，解决业务运行时节点资源竞争问题。而且PCE可以同时计算多条业务路径，能够满足服务器网络最优化需求，并能够提高多层网络运行条件下的资源利用效率。为了保证网络构架的最优性，需要对OTN 网络进行改造。第一，引入全新的 SDN 控制平面，实现实时动态化监控需求，满足从全局视角下调配网络的要求；第二，要增加网络架构的自动开通、动态调度、跨层跨域协同的功能，这样才能满足多域、多层网络架构需求。

结束语

综上所述，运营商要想保持主流地位就必须要提升城域传送网SDN化水平，只有满足用户个性化延时需求和宽带调控才能将SDN的应用得以落实，保障光传送网的传输质量和效率，增强OTN设备传输功能，促进城域传送网快速发展，实现全局网络灵活布局目标。

参考文献

[1]柳晟.中国移动OTN网络引入SDN技术的探讨[J].通信世界,2016,0(3):40-41.

[2]邬张帆.OTN网络引入SDN技术的探讨[J].通信电源技术,2019,36(1):196-197.

[3]史红蓓,王淑阁.基于SDN的城域传送承载网和OTN网络演进分析[J].电信快报：网络与通信,2018,0(6):33-35.

作者简介：姓名：党飞，籍贯：广西玉林北流市，单位：中国移动通信集团广西有限公司，职称：要申请工程系列通信工程专业中级工程师，学历：本科，研究方向：研究主流OTN网络SDN新技术的需求及新技术架构.