一、 SPTN需求及特點(diǎn)

近年來(lái)，集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，尤其是專線產(chǎn)品成為其最主要收入來(lái)源，集客專線對(duì)帶寬需求增長(zhǎng)迅猛、IP化趨勢(shì)明顯，以太網(wǎng)（FE、GE、10GE）接口正逐步取代TDM接口成為通用客戶接口。傳送網(wǎng)作為整個(gè)電信網(wǎng)的基礎(chǔ)，為集客專線業(yè)務(wù)提供傳送通道和管理調(diào)度平臺(tái)，而分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)順應(yīng)IP化潮流，成為主流方案。當(dāng)前，PTN網(wǎng)絡(luò)由集中化的網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制和管理，業(yè)務(wù)開(kāi)通、SLA實(shí)施等操作必須由網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員靜態(tài)配置，另外，也缺乏精確的流量分析和精細(xì)化的帶寬調(diào)度。

當(dāng)前集客專線業(yè)務(wù)經(jīng)常需要跨多個(gè)不同廠家、不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，甚至需要跨省互通，業(yè)務(wù)開(kāi)通需要多個(gè)網(wǎng)管協(xié)作，開(kāi)通周期長(zhǎng)、速度慢，另外也難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的SLA，很難適應(yīng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需求。如何進(jìn)一步優(yōu)化集客專線產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)是PTN實(shí)際應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)。

SPTN（Software-defined PTN）是業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)下一代PTN的演進(jìn)，主要包括如下三個(gè)主要設(shè)計(jì)需求包括：

l Super pipe（超級(jí)管道）：可為集團(tuán)客戶提供靈活可控的大管道，滿足集團(tuán)客戶個(gè)性化需求，定制開(kāi)發(fā)，提高用戶體驗(yàn)。

l Super intelligence（超級(jí)智能）：集成智能的路徑計(jì)算以及實(shí)時(shí)流量監(jiān)控功能分析，實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)通部署以及BOD（bandwidth on demand）功能。

l Super survivability（超級(jí)生存能力）: 從整網(wǎng)層面提供快速網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和業(yè)務(wù)保護(hù)。

SPTN的技術(shù)基礎(chǔ)是SDN和業(yè)務(wù)感知服務(wù)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN（Software Defined Network）是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有“控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離”、“設(shè)備資源虛擬化”和“通用硬件及軟件可編程”三大特性，這些特性為傳輸帶來(lái)了一系列的好處。

l 設(shè)備硬件歸一化,硬件只關(guān)注轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)能力，與業(yè)務(wù)特性解耦，可以采用相對(duì)廉價(jià)的商用的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

l 網(wǎng)絡(luò)的智能性全部由軟件實(shí)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的種類及功能由軟件配置而定,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作控制和運(yùn)行由服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）來(lái)完成。

l 對(duì)業(yè)務(wù)響應(yīng)相對(duì)更快,可以定制各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如路由、安全、策略、QoS、流量工程等，并實(shí)時(shí)配置到網(wǎng)絡(luò)中，開(kāi)通具體業(yè)務(wù)的時(shí)間將縮短。

在SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，增強(qiáng)設(shè)備的精細(xì)化QoS功能，提供業(yè)務(wù)感知的服務(wù)。一方面可以大大加快Super PTN網(wǎng)絡(luò)集客業(yè)務(wù)開(kāi)通周期，迅速的進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整，適應(yīng)集客業(yè)務(wù)發(fā)展的需求；另一方面，感知業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬的靈活調(diào)整，大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

二、 PTN天然具有向SDN架構(gòu)演進(jìn)的能力

2.1 PTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

PTN繼承了傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡(luò)理念，并符合IP化的發(fā)展要求。PTN實(shí)現(xiàn)了“控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離”——通過(guò)規(guī)劃對(duì)網(wǎng)絡(luò)的路徑做到可知、可管、可控。PTN網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)邏輯上可以分為三個(gè)層次：轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面、管理面，其轉(zhuǎn)發(fā)面基于MPLS-TP技術(shù)，管理面就是目前的網(wǎng)管系統(tǒng)。PTN的控制面被拆解為兩個(gè)部分：第一部分，也是最重要的控制功能，包括路徑建立、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等協(xié)議，被上移到管理面，和網(wǎng)管系統(tǒng)集成在一起；第二部分是與網(wǎng)絡(luò)的可靠性相關(guān)的，比如：路徑的連通性檢測(cè)、路徑的保護(hù)倒換等，被下移到轉(zhuǎn)發(fā)面，變成隨路的信息，其優(yōu)勢(shì)是快速響應(yīng)處理，做到50ms以內(nèi)的保護(hù)倒換。

所以，當(dāng)前PTN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管可以看成是兩個(gè)部分集成，一部分是網(wǎng)絡(luò)路徑建立的協(xié)議集中式控制；另一部分是網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是集中化的控制平面和集中化的管理平面合一的系統(tǒng)。由此我們可以看出當(dāng)前的PTN網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)SDN架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。

2.2 PTN演進(jìn)方式及SPTN架構(gòu)

對(duì)于傳送網(wǎng)應(yīng)用SDN的策略，應(yīng)著眼未來(lái)，逐步推進(jìn)?；?/span>MPLS-TP技術(shù)的PTN網(wǎng)絡(luò)具有很好的向SDN演進(jìn)的基礎(chǔ)。在演進(jìn)過(guò)程中，PTN網(wǎng)管的控制功能分離出來(lái)由獨(dú)立的控制器完成，而PTN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備由于增加了與控制器之間的接口，也演變?yōu)?/span>SPTN設(shè)備，如圖1所示。

圖1 PTN向Super-PTN演進(jìn)

PTN的控制平面還在研究討論，現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用主要依靠網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)集中化配置和管理業(yè)務(wù)，PTN設(shè)備標(biāo)簽分配和處理也是集中化控制。因此，PTN向SPTN演進(jìn)有兩種集中化架構(gòu)：

一種是基于網(wǎng)管集中控制的架構(gòu)，如圖2所示，在現(xiàn)有EMS網(wǎng)管增加控制組件，實(shí)現(xiàn)智能的業(yè)務(wù)特性，網(wǎng)管主要用于管理，如告警管理、故障管理等，與設(shè)備之間的南向接口采用Qx、Schema或其它現(xiàn)有接口，北向接口可采用RESTconf等。

圖2 基于網(wǎng)管架構(gòu)的Super-PTN集中化管理架構(gòu)

另一種是基于控制器的架構(gòu)，如圖3所示，由獨(dú)立的控制器實(shí)現(xiàn)資源控制功能，控制器與轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的南向接口采用Openflow或其它開(kāi)放式接口，北向接口可采用RESTconf等?？刂破鞯膮f(xié)議計(jì)算業(yè)務(wù)路徑，并通過(guò)南向接口向設(shè)備下發(fā)，設(shè)備根據(jù)路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

圖3 基于控制器架構(gòu)的Super-PTN集中化管理架構(gòu)

對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，可先升級(jí)至基于網(wǎng)管集中控制架構(gòu)，對(duì)于新建設(shè)備，兩種架構(gòu)可同時(shí)支持。兩種架構(gòu)都增加了負(fù)責(zé)北向接口提供、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)間協(xié)同以及域間協(xié)同等功能的Super Controller，提供如網(wǎng)管和控制器間協(xié)同，PTN和WDM控制器之間協(xié)同等。Super Controller可以單獨(dú)存在，也可能集中在其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)上。網(wǎng)管和控制器之間的協(xié)調(diào)通過(guò)北向接口在OSS或者Super Controller內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

未來(lái)PTN向SDN演進(jìn)，主要是要考慮PTN網(wǎng)絡(luò)和多層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，以及和其他分組網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同問(wèn)題。而這部分的需求主要是對(duì)承載業(yè)務(wù)的路徑規(guī)劃問(wèn)題，即網(wǎng)絡(luò)的路徑建立協(xié)議的互通問(wèn)題，只有路徑建立協(xié)議的互通，才能保證多層次網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同更加順暢，才能保證整個(gè)立體網(wǎng)絡(luò)的路徑最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，PTN向SPTN演進(jìn)，需要將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐窂浇⒌目刂破鲝木W(wǎng)管中拆離出來(lái)，部署單獨(dú)控制器，優(yōu)化控制器的設(shè)計(jì)，還需要增加相關(guān)的互通模塊實(shí)現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，或者開(kāi)放協(xié)議接口，以實(shí)現(xiàn)和其他網(wǎng)絡(luò)控制器的互動(dòng)。

由于傳送網(wǎng)相比企業(yè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)，規(guī)模更大。涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)量以千計(jì)，分布跨距幾十公里甚至上千公里。在這種情況下，要實(shí)現(xiàn)集中化控制，可以考慮新的控制器架構(gòu)，由中心控制器（Super Controller）來(lái)管理多個(gè)域控制器（domain Controller），域控制器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)Openflow互通?？刂破鞯挠布捎猛ㄓ?/span>/定制服務(wù)器，軟件需考慮協(xié)議計(jì)算、控制下發(fā)，業(yè)務(wù)適配等。

三、 Super PTN的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

SPTN的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面獨(dú)立，采用集中化的控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置和管理，帶來(lái)組網(wǎng)的靈活性，關(guān)鍵技術(shù)如下：

3.1 PTN 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS: Network Operation System）

PTN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大腦，也就是controller，進(jìn)行集中管理與控制，并提供網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放接口，如圖4所示。NOS將會(huì)是SPTN架構(gòu)的關(guān)鍵，也是產(chǎn)業(yè)各方未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的要點(diǎn)，目前可能的發(fā)展方向有兩種：一種是運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自身需求開(kāi)發(fā)封閉的系統(tǒng)，另一種是采用成熟的開(kāi)源控制器系統(tǒng)，比如Open daylight， ONOS等。

圖4 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)示意圖

3.2數(shù)據(jù)流路徑監(jiān)控及按需調(diào)整

現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)正在部署流量監(jiān)控，但只是具備對(duì)流量的感知能力，只有具備帶寬的調(diào)整能力才能適應(yīng)未來(lái)業(yè)務(wù)的需求，因此SPTN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一是路徑監(jiān)控及帶寬按需調(diào)整。如圖5所示，控制器了解全網(wǎng)路徑信息，通過(guò)協(xié)同器與流量監(jiān)控平臺(tái)、APP進(jìn)行交互。流量監(jiān)控平臺(tái)的分析結(jié)果可以下發(fā)給控制器來(lái)進(jìn)行算路，再由控制器下發(fā)給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流量分析，然后根據(jù)相應(yīng)的策略，對(duì)帶寬進(jìn)行按需調(diào)整。

圖5 流量監(jiān)控系統(tǒng)演進(jìn)圖

在建設(shè)流量監(jiān)控分析平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)流量分析系統(tǒng)南向接口標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)與第三方Controller和EMS對(duì)接。

傳送網(wǎng)需處理的數(shù)據(jù)流數(shù)量非常龐大，如果每條數(shù)據(jù)流都要精確到每用戶、每業(yè)務(wù)、每應(yīng)用進(jìn)行處理，對(duì)如此巨大的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)幾乎是不可能完成的任務(wù)。因此可以考慮以端口和pw顆粒度進(jìn)行流量監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)。流量監(jiān)控周期可以設(shè)定為15分鐘或24小時(shí)。但對(duì)小顆粒度流量按需監(jiān)視，有數(shù)量限制。例如限制在300個(gè)以下。

四、 小結(jié)

SPTN有利于集團(tuán)客戶專線等傳送網(wǎng)新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，并提高部署效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的PTN配置和管理，虛擬化降低PTN網(wǎng)絡(luò)成本，帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)，可以預(yù)見(jiàn)SPTN將使傳送網(wǎng)更好的適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。