基于SDN的CMNet演進(jìn)

姜全澤，來(lái)志遠(yuǎn)

(1.華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014;2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)北京有限公司，北京100007)

基于SDN的CMNet演進(jìn)

姜全澤1，來(lái)志遠(yuǎn)2

(1.華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014;2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)北京有限公司，北京100007)

從SDN技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，分析CMNet業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，提出CMNet分3步的SDN演進(jìn)探討:第一步，關(guān)注城域范圍內(nèi)關(guān)鍵場(chǎng)景的應(yīng)用跟蹤;第二步，視技術(shù)成熟度，基于感知的流量工程逐步擴(kuò)大到CMNet骨干網(wǎng);第三步，與經(jīng)營(yíng)分析系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、三方系統(tǒng)等各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)市場(chǎng)業(yè)務(wù)可編排的SDN運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。

流量工程;智能管道;SDN演進(jìn)

1 引言

基于SDN(software defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò))的研究和應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前主要集中在Google、Facebook、騰訊等IT廠商，而運(yùn)營(yíng)商主要在IDC領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)商的廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的SDN應(yīng)用研究較少。

2013年國(guó)務(wù)院關(guān)于“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略及實(shí)施方案的通知(國(guó)發(fā)〔2013〕31號(hào))和關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見(jiàn)(國(guó)發(fā)〔2013〕32號(hào))兩個(gè)文件的發(fā)布對(duì)運(yùn)營(yíng)商提高寬帶服務(wù)有較大政策刺激。LTE(long term evolution)牌照已發(fā)放，各大運(yùn)營(yíng)商紛紛建設(shè)4G寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。2015年3月國(guó)務(wù)院提出互聯(lián)網(wǎng)的 “提速降費(fèi)”，進(jìn)一步促進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。固定寬帶采用光纖入戶(hù)改造寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。在內(nèi)容建設(shè)、流量經(jīng)營(yíng)方面，通過(guò)建設(shè)IDC、緩存系統(tǒng)、DPI(deep packet inspection)互聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)、資源調(diào)度系統(tǒng)，提高用戶(hù)訪問(wèn)速度和訪問(wèn)質(zhì)量。未來(lái)數(shù)據(jù)流量將成倍增長(zhǎng)，用戶(hù)帶寬也將成倍增長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商在寬帶網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容運(yùn)營(yíng)方面不斷強(qiáng)化。

近年來(lái)，流量經(jīng)營(yíng)被提到了運(yùn)營(yíng)商戰(zhàn)略高度。CMNet(中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng))在“平臺(tái)經(jīng)營(yíng)(云)、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)(管)、用戶(hù)經(jīng)營(yíng)(端)”3個(gè)層面開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)流量經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。流量經(jīng)營(yíng)的需求對(duì)管道智能化提出了需求，基于流量特征識(shí)別、流量經(jīng)營(yíng)方向、流量經(jīng)營(yíng)措施、流量經(jīng)營(yíng)關(guān)鍵能力建設(shè)是智能管道的建設(shè)目標(biāo)。CMNet IP基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)資源內(nèi)容需要進(jìn)一步通過(guò)創(chuàng)新手段，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源的全局可視化及基礎(chǔ)資源的優(yōu)化調(diào)度。運(yùn)營(yíng)商在IDC建設(shè)過(guò)程中采用了云計(jì)算、虛擬化等技術(shù)，同時(shí)在IDC中逐步引入了SDN的思路。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在IDC領(lǐng)域有局部試驗(yàn)SDN，而廣域網(wǎng)SDN沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)的案例研究。本文通過(guò)SDN技術(shù)研究，分析CMNet業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，探討向SDN演進(jìn)的思路。

2 SDN技術(shù)綜述

2.1 SDN技術(shù)特點(diǎn)

SDN源于美國(guó)斯坦福大學(xué)Clean Slate項(xiàng)目組，研究的協(xié)議是OpenFlow。核心思想是承載面和控制面分離、集中控制、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放。無(wú)論是ONF SDN架構(gòu)定義、ETSI NFV架構(gòu)定義還是OpenDaylight開(kāi)源項(xiàng)目，這3種不同的架構(gòu)在定義SDN總結(jié)為集中控制、開(kāi)放接口、網(wǎng)絡(luò)虛擬化三大基本特征。

(1)集中控制

邏輯上的集中控制能夠支持獲得網(wǎng)絡(luò)資源的全局信息，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行資源的全局調(diào)配和優(yōu)化，例如流量工程、負(fù)載均衡等。

(2)開(kāi)放接口

通過(guò)開(kāi)放的南向和北向接口能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成，使得應(yīng)用能告知網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)行才能更好地滿(mǎn)足應(yīng)用的需求，比如業(yè)務(wù)的帶寬、時(shí)延需求、計(jì)費(fèi)對(duì)路由的影響等。另外，支持用戶(hù)基于開(kāi)放接口自行開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)并調(diào)用資源，縮短新業(yè)務(wù)的上線周期。

(3)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

通過(guò)南向接口的統(tǒng)一和開(kāi)放，屏蔽了底層物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的差異，實(shí)現(xiàn)了底層網(wǎng)絡(luò)對(duì)上層應(yīng)用的透明化。邏輯網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)分離后，邏輯網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行配置、遷移，不再受具體設(shè)備物理位置的限制。同時(shí)，邏輯網(wǎng)絡(luò)還支持多租戶(hù)共享和租戶(hù)網(wǎng)絡(luò)的定制需求。

2.2 SDN技術(shù)水平

業(yè)界認(rèn)為SDN主要有4種技術(shù)路線:創(chuàng)新OpenFlow模式、改良派的API模式、疊加模式和NFV(network funcation virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)模式。

·創(chuàng)新的OpenFlow認(rèn)為單點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部可編程 (如Google)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)平面標(biāo)準(zhǔn)化，可編程，南北向均開(kāi)放，開(kāi)放生態(tài)鏈;控制靈活性很大，但技術(shù)難度高，從現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)比較困難。

· 改良派API認(rèn)為單點(diǎn)設(shè)備外部接口可編程(如Cisco)設(shè)備的可編程，開(kāi)放北向API，盡量保留和重用現(xiàn)有的各種路由協(xié)議和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制靈活性適中，開(kāi)放不徹底，可充分利用現(xiàn)有設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)。

·疊加模式認(rèn)為技術(shù)架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)邊緣軟件化，采用overlay技術(shù)，支持OpenFlow、OpenStack等管理虛擬機(jī)。VMware提出的VxLAN(virtual extensible local area network)技術(shù)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心中對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理虛擬機(jī)和多租戶(hù)應(yīng)用。

·NFV實(shí)現(xiàn)軟件/硬件解耦。目標(biāo)是硬件標(biāo)準(zhǔn)化，通過(guò)不同的軟件定制不同的網(wǎng)絡(luò)功能。通過(guò)虛擬化NFV基礎(chǔ)設(shè)施(包括多種物理資源的組合)節(jié)省總體成本，縮短業(yè)務(wù)部署周期。

從技術(shù)發(fā)展和適用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的角度來(lái)看，除了創(chuàng)新派技術(shù)難以適應(yīng)現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)，其余3種技術(shù)都可在運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

2.3 SDN產(chǎn)業(yè)支撐

標(biāo)準(zhǔn)研究組織、OTT廠商、設(shè)備廠商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等組織在共同支撐SDN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。SDN技術(shù)發(fā)展階段如圖1所示。從SDN標(biāo)準(zhǔn)組織研究走在比較靠前，OTT推動(dòng)積極，設(shè)備商用化尚未成熟，電信運(yùn)營(yíng)商部署SDN處于試驗(yàn)階段，設(shè)備廠商和OTT有不同的運(yùn)用。

圖1 SDN技術(shù)發(fā)展階段

(1)當(dāng)前國(guó)際 SDN 標(biāo)準(zhǔn)組織(ONF、IETF、ITU-T、ETSI、CCSA等)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)研究有不同程度的推進(jìn)。

ONF基于OpenFlow協(xié)議，定義SDN主流的基礎(chǔ)協(xié)議和架構(gòu)。OpenDaylight與Linux基金會(huì)合作，開(kāi)發(fā)SDN控制器、南向/北向API等軟件，是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)編程平臺(tái)，使SDN具有任意大小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能。IETF是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠商的勢(shì)力所在，強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊密結(jié)合。IETF主張?jiān)诂F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議基礎(chǔ)上增加插件(plug-in)，并在網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用層之間增加SDN orchestrator進(jìn)行能力開(kāi)放的封裝。ITU-T通過(guò)與ONF的聯(lián)絡(luò)協(xié)商，明確了將針對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行SDN場(chǎng)景對(duì)象、相關(guān)架構(gòu)的研究。研究未來(lái)網(wǎng)絡(luò)包括云計(jì)算、移動(dòng)和下一代網(wǎng)絡(luò)功能需求和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。Y.2301提出了網(wǎng)絡(luò)智能能力提升(network intelligence capability enhancement，NICE) 的思路。ETSI網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化行業(yè)規(guī)范工作組 (ISG)支持網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，提出9種虛擬化應(yīng)用場(chǎng)景。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器硬件上運(yùn)行的軟件中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能，這些軟件可以根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)中不同位置的硬件上安裝和卸載，不需要安裝新的硬件設(shè)備。CCSA TC1已經(jīng)在2013年初成立了未來(lái)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(FDN)任務(wù)組(SWG3)，重點(diǎn)研究基于SDN技術(shù)的未來(lái)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景需求、架構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。目前已立項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)研究FDN的應(yīng)用場(chǎng)景和需求、FDN的功能體系架構(gòu)、FDN的通信協(xié)議。TC3開(kāi)展了NGN中的SDN技術(shù)引入的需求和架構(gòu)研究，尤其是與ITU-T SG13對(duì)口制定基于智能型網(wǎng)絡(luò)的SDN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。TC6開(kāi)始光網(wǎng)絡(luò)SDN架構(gòu)的研究。

(2)OTT互聯(lián)網(wǎng)公司積極推動(dòng)，已研發(fā)SDN設(shè)備應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)。以Google、Facebook、微軟為代表，Google已經(jīng)定制了SDN交換機(jī)。騰訊、阿里等積極參與SDN部署，騰訊通過(guò)租用電路進(jìn)行獨(dú)立路由器組網(wǎng)。

(3)設(shè)備供應(yīng)商處于設(shè)備研發(fā)試驗(yàn)階段，設(shè)備尚不成熟。Juniper利用PEC為SDN在廣域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，利用BGP-TE獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?。華為公司的策略是源于OpenFlow，但不限于OpenFlow，實(shí)現(xiàn) PCE+Smart TE的網(wǎng)絡(luò)部署。Cisco通過(guò)Segment Routing進(jìn)行靈活的流量調(diào)度，全網(wǎng)狀TE實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)均衡實(shí)現(xiàn)私有化的onePK協(xié)議，支持 PCE、OpenFlow、ALTO 等協(xié)議。

(4)電信運(yùn)營(yíng)商，在數(shù)據(jù)中心有結(jié)合NFV的部分應(yīng)用，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在數(shù)據(jù)中心開(kāi)展了SDN試點(diǎn)，另外在城域網(wǎng)BRAS虛擬化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

ONF革新陣營(yíng)、ITU和IETF傳統(tǒng)演進(jìn)陣營(yíng)多元共存將是SDN技術(shù)長(zhǎng)期的業(yè)態(tài)。目前在設(shè)備支持方面有待成熟。

3 CMNet業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署及存在問(wèn)題

中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)形成了接入網(wǎng)、傳送網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和IT支撐的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)承載優(yōu)化、內(nèi)容建設(shè)、流量經(jīng)營(yíng)方面相互協(xié)同，初步形成了“云、管、端”的業(yè)務(wù)邏輯，如圖2所示。

(1)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

CMNet承載以下數(shù)據(jù)業(yè)務(wù):固定互聯(lián)網(wǎng)接入(包括面向家庭的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入和面向集團(tuán)客戶(hù)的專(zhuān)線互聯(lián)網(wǎng)接入)、WLAN接入業(yè)務(wù)(GPRS/TD/LTE用戶(hù)接入)、網(wǎng)元的承載、移動(dòng)數(shù)據(jù)中心IDC業(yè)務(wù)以及移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)的信息服務(wù)業(yè)務(wù)，目前主要基于中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、WAP網(wǎng)關(guān)、短信網(wǎng)關(guān)、多媒體消息業(yè)務(wù)中心、139郵件系統(tǒng)、飛信系統(tǒng)等提供業(yè)務(wù)。

(2)內(nèi)容建設(shè)

通過(guò)建設(shè)IDC、CDN、緩存系統(tǒng)減少互聯(lián)網(wǎng)跨網(wǎng)訪問(wèn)，減少網(wǎng)間結(jié)算，提高訪問(wèn)速度。

(3)互聯(lián)網(wǎng)流量經(jīng)營(yíng)

中國(guó)移動(dòng)在“平臺(tái)經(jīng)營(yíng)(云)、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)(管)、用戶(hù)經(jīng)營(yíng)(端)”3個(gè)層面開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)流量經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。通過(guò)DPI系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)、流量流向系統(tǒng)建設(shè)，提高管道利用率和用戶(hù)訪問(wèn)質(zhì)量。引入標(biāo)準(zhǔn)策略控制架構(gòu)(PCC)方案，采用業(yè)務(wù)、累積流量、用戶(hù)簽約信息、位置/接入、時(shí)間等多維管控手段，與業(yè)務(wù)營(yíng)銷(xiāo)、計(jì)費(fèi)策略相關(guān)聯(lián)，通過(guò)端到端QoS控制減少資源占用。

(4)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

CMNet骨干網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層次上目前分為骨干核心層、骨干接入層兩層結(jié)構(gòu)。骨干核心層節(jié)點(diǎn)采用雙/四節(jié)點(diǎn)設(shè)置，節(jié)點(diǎn)間呈不完全網(wǎng)狀互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)跨省業(yè)務(wù)的有效疏通。骨干接入層負(fù)責(zé)與省內(nèi)的城域網(wǎng)疏通。在國(guó)內(nèi)、國(guó)際網(wǎng)間互聯(lián)出口部署了流控、惡意代碼檢測(cè)、異常流量清洗等相關(guān)管控系統(tǒng)。省內(nèi)網(wǎng)由多個(gè)城域網(wǎng)組成，城域網(wǎng)按核心、匯聚、控制3層結(jié)構(gòu)。城域網(wǎng)核心層由高速路由器組成，城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層由BRAS/SR組成，接入層通過(guò)PTN傳輸網(wǎng)、裸光纖等傳輸資源與OLT互聯(lián)。為保障業(yè)務(wù)安全，路由器、BRAS/SR設(shè)備通過(guò)OTN/DWDM進(jìn)行鏈路保護(hù)。

隨著LTE的部署以及OTT視頻等高帶寬業(yè)務(wù)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)帶寬將成倍增長(zhǎng)。CMNet核心、匯聚各層的規(guī)模也相應(yīng)增長(zhǎng)。CMNet除了完成寬帶業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)匯聚功能外，業(yè)務(wù)調(diào)度、流量疏導(dǎo)需求也日益明顯，流量調(diào)度需求表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

· LTE部署，SGi接口流量的承載。

·LTE PGW集中設(shè)置，SGW至PGW的回傳 (或提供跨局址的異地備份、保護(hù))。

· 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)互聯(lián)需求的流量，如企業(yè)互聯(lián)、L2/L3VPN需求等。

·IDC之間的流量調(diào)度需求。

·CMNet骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的大帶寬鏈路調(diào)度，當(dāng)前為萬(wàn)兆鏈路，未來(lái)大量100 Gbit/s鏈路的互聯(lián)需求。

圖2 CMNet業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)還存在如下問(wèn)題。

(1)缺乏有效流量調(diào)優(yōu)措施，精細(xì)化運(yùn)營(yíng)不足

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心與骨干網(wǎng)之間流量，核心網(wǎng)Gi/SGi流量均缺乏有效的流量調(diào)優(yōu)手段。盡管現(xiàn)在有經(jīng)營(yíng)分析系統(tǒng)、流量感知系統(tǒng)、資源調(diào)度系統(tǒng)這些手段來(lái)提升互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，但對(duì)流量精細(xì)化調(diào)度不足，如針對(duì)用戶(hù)等級(jí)、時(shí)段等進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)營(yíng)部署可編排性，流量靈活調(diào)度，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)業(yè)務(wù)能力弱。

(2)網(wǎng)絡(luò)部署周期長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本高

骨干網(wǎng)上有多廠商的設(shè)備，不同設(shè)備間需協(xié)調(diào)，部署不同設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)功能，如BRAS、核心路由器等設(shè)備功能定位不同、部署周期長(zhǎng)。對(duì)于每一次的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)調(diào)整，需要投入大量的調(diào)測(cè)、運(yùn)維成本。

4 面向SDN的CMNet演進(jìn)探討

4.1 演進(jìn)思路

運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)不同于OTT網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)多、網(wǎng)元構(gòu)成復(fù)雜。在流量進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具備擴(kuò)容或者新建條件，在新建過(guò)程中可采用SDN新技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)流量精細(xì)化管理、網(wǎng)絡(luò)部署周期長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本高等問(wèn)題。面向SDN技術(shù)，CMNet演進(jìn)需要一個(gè)過(guò)程?？v觀技術(shù)發(fā)展，SDN源于OpenFlow，但不局限于OpenFlow。面向SDN的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商將采用多種技術(shù)。全新ONF模式的SDN并不適合運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)，而智能管道結(jié)合流量工程、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化更加符合運(yùn)營(yíng)商的演進(jìn)模式。該模式更充分地利用現(xiàn)網(wǎng)資源，符合網(wǎng)絡(luò)滾動(dòng)發(fā)展。

面向流量經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，CMNet的能力必須與之相適應(yīng)?，F(xiàn)有CMNet和互聯(lián)網(wǎng)資源內(nèi)容需要進(jìn)一步通過(guò)創(chuàng)新手段來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源的全局可視化及基礎(chǔ)資源的優(yōu)化調(diào)度。IDC應(yīng)用的典型代表(如云計(jì)算、OTT視頻業(yè)務(wù))不斷發(fā)展，CMNet需適應(yīng)業(yè)務(wù)、承載靈活、網(wǎng)絡(luò)能力擴(kuò)展性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支出少、部署業(yè)務(wù)的速度快。網(wǎng)絡(luò)扁平化、設(shè)備軟件化、硬件標(biāo)準(zhǔn)化是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì):網(wǎng)絡(luò)扁平化，網(wǎng)絡(luò)需具備從信宿到信源中繼少、路由跳數(shù)少、端口占用少的能力，目前運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)有不同程度的扁平化應(yīng)用;設(shè)備軟件化，通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)發(fā)分離;硬件標(biāo)準(zhǔn)化，通過(guò)通用硬件實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)功能，如邊緣設(shè)備多功能，實(shí)現(xiàn)NFV?，F(xiàn)網(wǎng)SDN的演進(jìn)，根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)的編排將會(huì)使網(wǎng)絡(luò)快速適應(yīng)業(yè)務(wù)的快速部署，同時(shí)節(jié)約網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維支出。

如圖3所示，SDN與智能管道具有天然的契合度，左圖為ONF的標(biāo)準(zhǔn)SDN架構(gòu)，右圖為Y.2301提出的智能管道的架構(gòu)，二者具備相同的承載與控制分離的思路，不同點(diǎn)在于Y.2301對(duì)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)關(guān)聯(lián)度更高。智能管道的部署也是逐步部署演進(jìn)的過(guò)程。智能管道的關(guān)鍵是讓網(wǎng)絡(luò)更好地服務(wù)于業(yè)務(wù)和用戶(hù)體驗(yàn)，最終解決提升管道價(jià)值的問(wèn)題。智能管道的內(nèi)涵就是挖掘和補(bǔ)充現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的能力，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)間的協(xié)同和保障，并最終實(shí)現(xiàn)用戶(hù)可識(shí)別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、網(wǎng)絡(luò)可管理、流量可控制的“四可”網(wǎng)絡(luò)。

在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過(guò)程中，一要關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)發(fā)展并參與標(biāo)準(zhǔn)化工作;二要結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備在不影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的前提下開(kāi)展局部的實(shí)驗(yàn)，如城域網(wǎng)BRAS/SR虛擬化、IDC流量調(diào)優(yōu)精細(xì)化流量經(jīng)營(yíng)、結(jié)合計(jì)費(fèi)策略的業(yè)務(wù)編排用戶(hù)帶寬升級(jí)等;三要結(jié)合業(yè)務(wù)的編排研發(fā)SDN控制器，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)SDN演進(jìn)。

4.2 演進(jìn)步驟

CMNet按照智能管道結(jié)合流量工程、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化CMNet演進(jìn)思路。第一步，城域范圍內(nèi)關(guān)鍵場(chǎng)景的應(yīng)用跟蹤;第二步，視技術(shù)成熟度，基于感知的流量工程逐步擴(kuò)大到CMNet骨干網(wǎng);第三步，經(jīng)營(yíng)分析系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、三方系統(tǒng)等各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)SDN。

4.2.1 關(guān)注城域范圍內(nèi)關(guān)鍵場(chǎng)景的應(yīng)用跟蹤

(1)IDC資源池化與城域網(wǎng)流量?jī)?yōu)化

如圖4所示，基于SDN+VxLAN/GRE實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)IDC資源池虛擬化，實(shí)構(gòu)建跨DC資源池和物理位置提供vDC服務(wù)。通過(guò)流量監(jiān)控實(shí)現(xiàn)流量可視化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)根據(jù)租戶(hù)等級(jí)流量控制調(diào)優(yōu)?；赟DN控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)DC出口，出口路由器間的智能流量調(diào)度，流量調(diào)度策略靈活定義?；诰W(wǎng)絡(luò)開(kāi)放API，提供面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)級(jí)開(kāi)放能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算、存儲(chǔ)資源系統(tǒng)協(xié)同?；谧鈶?hù)/業(yè)務(wù)的增值業(yè)務(wù)，通過(guò)MPLS VPN城域網(wǎng)提供單位租戶(hù)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增值業(yè)務(wù)能力。

(2)設(shè)備虛擬化

虛擬化的最大好處主要體現(xiàn)在新業(yè)務(wù)上線周期的縮短以及運(yùn)維效率提升帶來(lái)的OPEX節(jié)省。在城域網(wǎng)中，BRAS的虛擬化是當(dāng)前比較熱門(mén)的方向，主要思路是把認(rèn)證、計(jì)算功能集中在城域網(wǎng)區(qū)域核心，城域網(wǎng)變成一個(gè)大的二層網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)光網(wǎng)保障業(yè)務(wù)可靠性，核心通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行集中的認(rèn)證，大大簡(jiǎn)化邊緣設(shè)備。目的是減少邊緣設(shè)備的成本(包括家庭網(wǎng)關(guān)的成本)。

(3)服務(wù)鏈的構(gòu)建

服務(wù)鏈的構(gòu)建源于核心網(wǎng)SDN控制，基于不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型快速實(shí)現(xiàn)增值服務(wù)的構(gòu)建，縮短業(yè)務(wù)部署周期。

(4)IP+光傳送網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用

IP+光網(wǎng)絡(luò)的SDN應(yīng)用，總體而言是基于大顆粒的流量調(diào)度，認(rèn)為結(jié)合PCE(路徑計(jì)算單元)的集中路由和OpenFlow的集中信令將是傳送網(wǎng)的演進(jìn)方向。光傳送網(wǎng)絡(luò)軟件可編程，載波數(shù)、譜寬等要素根據(jù)需求編排。集中控制進(jìn)行全網(wǎng)協(xié)同，降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度，提升資源利用效率，加快業(yè)務(wù)提供速度。

圖3 SDN與智能管道的契合示意

圖4 IDC資源池化與城域網(wǎng)流量?jī)?yōu)化

4.2.2 基于感知的流量工程逐步擴(kuò)大到CMNet骨干網(wǎng)

在完成城域網(wǎng)實(shí)驗(yàn)后，視技術(shù)成熟度擴(kuò)大到CMNet骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)CMNet路由網(wǎng)絡(luò)MPLS VPN與PCEP(路徑計(jì)算單元協(xié)議)流量工程。對(duì)于可編排的流量工程，分3個(gè)階段進(jìn)行流量的精細(xì)化管理:第一個(gè)階段，RR+(路由反射器)為每個(gè)鄰居獨(dú)立計(jì)算路由，統(tǒng)一考慮全局流量規(guī)劃選擇路由和路徑;第二個(gè)階段，PCE+控制隧道建立和RR+一起基于多約束路徑計(jì)算，基于流量、端到端的策略完成路徑控制;第三個(gè)階段，通過(guò)獨(dú)立的SDN控制器實(shí)現(xiàn)精細(xì)化流量工程。

4.2.3 演進(jìn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的SDN

如圖5所示，目標(biāo)是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)省級(jí)、中央兩級(jí)控制器。在獨(dú)立SDN控制器的基礎(chǔ)上，更多地結(jié)合業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用、靈活編排的SDN。北向接口可采用嵌入式 API REST，南向統(tǒng)控制接口可采用NetConf/SNMP/CLI，轉(zhuǎn)發(fā)控制接口可采用 OpenFlow/IRS。結(jié)合現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、第三方開(kāi)放系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)區(qū)分業(yè)務(wù)、流量、用戶(hù)簽約信息、位置、時(shí)間等多維組合。與業(yè)務(wù)營(yíng)銷(xiāo)、計(jì)費(fèi)策略相關(guān)聯(lián)，通過(guò)端到端QoS控制基于應(yīng)用層感知?；谟脩?hù)需求和第三方應(yīng)用進(jìn)行組網(wǎng)和構(gòu)建服務(wù)鏈。與經(jīng)營(yíng)分析系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、三方系統(tǒng)等各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的SDN。

圖5 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的兩級(jí)SDN目標(biāo)架構(gòu)設(shè)想

5 結(jié)束語(yǔ)

與IT企業(yè)的革新式技術(shù)不同，CMNet向SDN的演進(jìn)必然是漸進(jìn)式的過(guò)程。本文提出結(jié)合現(xiàn)有CMNet三步走的SDN演進(jìn)思路。方案中還有一些需要深入研究和細(xì)化的問(wèn)題，如SDN控制器如何適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜運(yùn)營(yíng)環(huán)境的規(guī)則并與流量工程結(jié)合，光傳送層面的OTN設(shè)備和現(xiàn)有路由設(shè)備如何融合等。

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CMNet evolution based on SDN

JIANG Quanze1，LAI Zhiyuan2
1.Huaxin Consulting&Design Institute，Hangzhou 310014，China 2.China Mobile Group Beijing Co.，Ltd.，Beijing 100007，China

From the current development situation of SDN technology，characteristics of CMNet were analyzed.Then the CMNet evolution was divided into three stages:firstly，focused on the application of the key scenes in metro area;secondly，gradually expanded to the CMNet backbone network depended on the technology maturity and the perception of traffic engineering;thirdly，business analysis system，business system，third-party's system and other systems were linked to achieve the market adapting and stitchable SDN.

traffic engineering，intelligent pipeline，SDN evolution

TN915.41

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016028

2015-06-30;

2015-12-08

姜全澤(1975-)，男，華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)IP網(wǎng)絡(luò)。

來(lái)志遠(yuǎn)(1976-)，男，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)北京有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)IP網(wǎng)絡(luò)。