SDN在传送网络的引入与应用分析

汤进凯　张奇　徐昕

摘要：认为软件定义网络（SDN）引入传送网可以较为显著地提升资源利用、运维管理等能力，在基站业务、集客业务、家宽业务、光缆网络等应用场景中可通过软件定义网络+分组传送网（SDN+PTN）、软件定义网络+分组传送网+光传送网（SDN+OTN）、软件定义网络+分组传送网+光传送网+无源光网络（SDN+PON）、智能光配线网络（ODN）等实现网络与SDN的结合，实现业务的灵活调度、资源利用率的有效提升、全局性的资源配置。针对每张网络的特点和技术成熟度，对传送网引入SDN的路径进行了分析，尤其针对SPTN（即SDN+PTN）的网络结构和技术要求展开了分析，并对试点情况进行了介绍。最后，对比了SDN引入前后网管的组织架构，并提出SDN引入后各层功能的变化。

关键词： 软件定义网络；控制器；分组传送网；网管组织架构光网络

Abstract： In this paper， we propose that software-defined network （SDN） applied in transmission network can increase the usage of network resources and enhance OAM. The different transmission networks combined with SDN technology will evolve into SDN+PTN， SDN+OTN， SDN+PON and intelligent ODN. When SDN is deployed in some scenarios， such as base station backhaul， business private line transmission， broadband access and ODN， the network can realize the scalability of service routing， the increase of resources usage， and the network global configuration. Regarding the feature of different transport networks and the maturity of SDN， this paper analyses the roadmap of SDN application and introduces the basic environment of SDN test bed. Finally， the structures of network management with SDN applied are compared， and the change of multi-layered after SDN introduced is also proposed.

Key words： SDN； controller； packet transport network （PTN）； network management organizational structure

软件定义网络（SDN）是近年来网络通信领域非常重要的创新，它起源于大学，最早商用于互联网公司，代表了从分布式控制再走向集中控制的技术趋势。SDN不仅对互联网、数据中心互联等网络产生重要的影响，也将会对传送网络产生深远的影响。

1 SDN定义及发展

1.1 SDN起源与定义

2006年，斯坦福大学一科研团队发明OpenFlow协议，通过Controller集中管控，应用于校园网络的试验创新；2009年，该研究团队首次提出了SDN软件定义网的概念，OpenFlow 1.0规范发布，获得了学术界和工业界的广泛认可和大力支持；2011年3月，开放网络基金会ONF成立，主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。

SDN是一种网络组织方式的新方法，其主要特性包括：网络控制与数据传送平面的分离；控制平面与数据平面接口的统一；逻辑集中化的控制平面架构；网络资源的可切片式及虚拟化管理。

狭义SDN：基于ONF组织发布的Openflow标准协议构建，由软件Controller、Openflow交换机组成的软件定义网络。

广义SDN：基于开放接口实现应用软件可编程的各种基础网络架构，是软件定义思想在网络领域的延伸。

1.2 SDN引入传送网的必要性

传送网是一张全程全网的网络，引入SDN可以较为显著地提升资源利用、运维管理等能力。对于基站业务，可增强实现统计服用、流量感知、带宽资源的动态调配，实现流量的多方向转发和控制。对于集客业务，实现多厂家环境下，跨地市、跨省专线互联协调配置；实现业务扩容和路径调整等自动化规划调整；提高业务响应时间，缩短业务开通周期；增强网络-用户交互界面，提升用户对网络资源的直接使用感知。对于家宽业务，实现集中业务发放，提高业务发放效率，进一步缩短业务受理/开通时间，感知用户接入需求。简单地说，SDN引入传送网的价值体现在一是智能管理，提高效率；二是弹性管道，流量经营；三是业务快速响应，提升用户感知。

2 传送网引入SDN的应用

场景分析

2.1 基站业务应用场景

随着LTE、LTE-A等技术的演进，基站业务呈现高带宽、低时延、横向流量需求增加等趋势，且随着用户的流动性，接入带宽弹性变动。

面向基站业务，采用SDN+PTN即SPTN的方式，可实现PTN网络集中化智能控制、高效多业务传送能力、端到端运维管理（OAM），充分发挥PTN的可规划能力，提高网络资源使用效率。通过该技术实现了基站业务统计复用，流量感知、带宽资源的动态调配；从全局的角度，用集中化的视角获取最佳路径，保证低时延；采用集中控制，实现流量的多方向转发和控制。基站业务SDN应用场景及特点如图1所示。