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软件定义光网络技术演进及在5G中的创新应用

2016-05-18 04:49
默菲
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  当前,我国信息通信产业持续高速增长,互联网应用呈现出加深发展态势。

  为把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合,推动技术进步,提升实体经济创新力和生产力,国务院提出以“互联网+”为主线的国家信息化战略方针。

  作为“互联网+”的重要基础设施,光网络在高速、宽带、长距离超大容量传输方面的优势得到了充分体现。

  随着光网络智能化的不断发展,其发展趋势已不再局限于简单的刚性带宽管道提供,出现了结构开放化、业务增值化的发展趋势与特征,而带来这一特征的主要因素在于光网络的可编程控制,即软件定义光网络SDON。

  智能光网络的技术演进路线

  围绕着光网络的智能性演进,先后形成了如图1所示的技术路线,即自动交换光网络ASON、基于路径计算单元PCE的光网络和软件定义光网络SDON,实现了从“分布式”控制到“半分布式半集中式”控制,再到“全集中式”控制的演进。

  图1 智能光网络的技术演进路线

  自动交换光网络—ASON

  2001年,ITU-T发布对ASON的实施建议,首次提出在光传送网中引入控制平面。

  同年,IETF提出ASON的一种实现技术,即通用多协议标记交换GMPLS。

  ASON/GMPLS是将拓扑发现、路径计算、资源分配、连接控制等功能从管理平面剥离出来,形成分布式控制平面,利用分布式的智能实现连接的动态建立、删除以及快速故障恢复,从而实现网络资源的按需分配。

  由图1我们可以看到,基于分布式的ASON/GMPLS是一种“链型结构”的控制平面模式,每个光网络传输与交换单元都有各自的控制平面CP系统,维护着与其他网络节点的控制信令的互通。

  然而随着光通信技术的不断发展,需要引入业务感知、损伤分析、层域协同、资源虚拟等新的策略与规则,ASON/GMPLS控制胖平面化趋势十分明显,由此导致网络控制功能越来越复杂,造成各控制平面节点之间的通信量越来越大。

  另外,随着网络规模的扩大,ASON/GMPLS在大规模网络的路径计算、异构网络的互联互通等方面存在明显不足,并且GMPLS协议过于复杂,在实际应用中的局限性较大。

  基于路径计算单元的光网络—PCE

  IETF标准化组织于2006年提出了PCE技术。基于PCE的网络结构和选路技术,将复杂约束条件下的路径计算和流量工程功能从传统控制平面独立出来,形成集中式路由和分布式信令的“锥形结构”控制平面模式(如图1所示)。

  作为网络中专门负责路径计算的功能实体,PCE基于已知的网络拓扑结构和约束条件,根据路径计算客户PCC的请求计算出最佳路径。

  采用相对独立的PCE专门负责路径计算,有利于增强网络规模及路由机制的可扩展性,同时,减轻大量计算需求对网络设备的冲击。

  但PCE功能比较单一,需要与其他技术协同应用。

  软件定义光网络—SDON

  2011年,以OpenFlow为代表的软件定义网络SDN首次在计算机网络提出,并逐步扩展到光纤网络中。

  SDON是指光网络的结构和功能可根据用户或运营商需求,利用软件编程的方式进行动态定制,从而实现快速响应请求、高效利用资源、灵活提供服务的目的。

  SDON可以为各种光层资源提供统一的调度和控制能力,根据用户或运营商需求,利用软件编程方式进行动态定制,重点解决功能扩展的难点,满足多样化、复杂化的需求,其核心在于光网络元素的可编程特性,包括业务逻辑可编程、控管策略可编程和传输器件可编程。

  由于光层和电层属性不同,SDON是对SDN技术在光层上的扩展,以满足光网络的特殊需求,可支持弹性资源切片虚拟,因此,更加适合多层域多约束的光网络控制,可有效提高运维效率并降低成本。

  如图1所示,SDON通过开放的南北向接口实现了业务的灵活接入与硬件的统一控制,形成了以控制器为核心的“沙漏型结构”的控制平面模式。

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