基于ONOS统一控制器应用传送网以太业务专线发放的研究

蔡力群

摘要：主要研究了基于ONOS架构的SDN统一控制器的产生及组成架构。并以传送以太业务专线发放为例具体说明了ONOS开源控制平台的优势。从ONOS的优质特质出发，阐述了ONOS适用于运营商对开源控制器的要求，其具有高扩展、高性能、高实时、高可靠特性。使运营商可以灵活的进行业务协同和低成本的业务创新。

关键词：ONOS架构；ONOS统一控制器；AC-T集中控制器

中图分类号：TN915.02 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）30-0102-02

0引言

在运营商面临网络流量呈指数增长，而经济效益增长乏力的情况下，对网络架构的改造日益迫切，随着SDN/NFV网络架构的引入，开源控制器平台的开发，促进了以ONOS为代表的一系列统一控制器的研发，为运营商提供了一种网络应用的新思维、新技术。

1产生背景

当前运营商面临网络的转型，在面向新技术（5G），新网络New Network（SDN/NFV，CLOUD）新生态New Ecosystem（Open Sourse，Open Colibaoration）三个方面展开相关工作，着力构建数字化服务的新能力。推动网络架构从以“语音和数据为核心”转向“以内容和流量为核心”，从而引入SDN，NFV两项核心技术，构建新型的数据中心，实现网络功能的虚拟化、云化：构建新型网络，从而实现网络灵活、实现智能调度和网络能力的开放。在新网络方面，推进SDN，NFV等技术商用研究，成为迫在眉睫的问题。

ONOS产生：SDN领域的开山鼻祖是ONOS，由美国创始于2011年，ONOS生态系统主要由包括SDN创立者组成的ON.Lab以及全球领先网络运营商和网络通信厂商组成。ONOS控制器是由名为开放网络实验室（ON Lab）的非盈利性组织打造的基于ONOS的一款开源的商用控制器，旨在为服务提供商用和企业骨干网提供高可用性、可横向扩展及高性能的网络需求。

ONOS统一的网络资源和网元模型奠定了第三方SDN应用程序互通的基础，ONOS北向接口的标准化可以帮助运营商集成大量第三方的SDN应用，其统一的南向API接口可以帮助运营商引入第三方设备的驱动程序，避免厂家锁定。多种南北向协议，既支持现有设备，也支持未来通用设备，既保护现有投资，又确保架构面向未来。

2 ONOS架构简介

ONOS的系统层次划分如图1所示。

ONOS的系统层次分为：①和网元打交道的协议层和适配层：②协议不感知的ONOS Core层来管理网络状态和资源；③应用层消费Core层提供的统一的北向接口；④ONOS子系统：包含组件和服务，组件特性：模块化、开放、抽象、简单；⑤ONOS集群具有4点集群设计特性：分布式、对称性、容错与弹性扩展、位置透明；⑥ONOS核心特质：分布式内核：支持集群/分布式存储，性能可靠性高，可扩展至性好。

网络资源的统一建模：SDN抽象资源管理“微内核”，解耦APP和南向协议，统一资源管控并更好满足APP互操作性：南北向模型开源：有利于形成事实标准，更好地实现互联互通。

3以ONOS为基础的统一控制器架构（图2）

总体采用分布式框架中间是网络Core。左半部分是系统框架包括分布式通信、分布式锁、分布式DB。模型驱动框架。还有YANG TOOLS.通过IT生态获取。右半部分是网络基础模型，用ONOS Core代码。网络拓扑服务包括资源管理、设备管理和隧道管理。形成网络应用的基础。

ONOS统一控制器的架构优势：统一、基于统一控制器平台，覆盖E2E全网络场景，功能和产品可以灵活组合与部署：开放ONSO-based，ODL-friendly：无缝对接ONOS/ODL兼容的北向用于和南向转发器：高性能/扩展性基于云化分布式架构，支持控制器联盟分层部署，强力支撑网络扩展和处理性能提升：高可靠、通过多层次机制保证高可靠性，支持集群可靠和异地灾备。

4传送网SDN（T—SDN）解决方案

4.1产生原因 随着网络流量的指数增长，传送网络面临越来越大的挑战，主要包含：①网络中各功能部件是离散离线的，立足于解决单点问题，在实时性、扩展性上不足，数据互通困难重重；②网络规模巨大，全网管理复杂，设备成本高，升级困难，维护成本高；③不同厂商的传送网络之间、数据网络和传送网络之间难以协同，业务端到端管理和维护复杂；④多层网络无法统一控制，多层业务无法灵活调度，网络适应性差。

4.2传送网SDN（T-SDN）解决方案为解决以上问题，推出了传送网SDN（T-SDN）解决方案，通过引入集中式的网络控制，构建一个更加开放、灵活、动态的网络。T-SDN系统相对于原有分布式控制传送网的优势主要体现在如下几个方面：

①自动化。AC-T集中控制器统一控制，各工具/软件全部有机连接，数据共享，互通性好，扩展性好，可实时在线解决网络的各类问题。②虚拟化。通过对接入网络的设备进行虚拟化抽象，统一管理，降低设备成本。支持一键式升级，降低维护成本。③协同。通过不同传送网络之间，数据网络和传送网络的控制器进行协同，实现端到端业务自动化控制和资源优化。④弹性。多层次自协商，对不同层业务进行自动调整，提高网络适应性。⑤开放。提供标准的北向接口，能够快速提供OSS集成或支持用哪个好开放第三方自动化服务组件。

整体架构采用AC-T集中控制器完成网络运维，多域管理等功能，快速满足客户灵活多变的各种需求。如图3所示T-SDN解决方案架构。

4.3 T-SDN架构 整个T-SDN解决方案架构由下至上可划分为三个层次，实现对整个网络的管理和控制。

4.3.1物理设备 层在传送网络，物理设备层就是传送网设备，负责向AC-T控制器提供网络的基本信息并处理AC-T对网络设备的操作请求。

4.3.2集中控制层 AC-T是解决方案的关键核心部分，其将越来越多的设备功能转移到集中控制器，通过南向接口对网络实施集中式的监控和控制，并由北向接口实现网络抽象和定制化服务。

4.3.3 NMS网络管理系统，负责对网络和AC-T进行基本的配置操作，包括通信接口、控制器主备等，其他领域控制器指的是其他类型的网络设备的AC-T。例如数据网络，领域控制器为数据的AC-T。多域协同器负责多个相同或不同领域、设备厂商的AC-T的协同，实现多个集中控制器间的通信，完成运营商对全网端到端的管理和控制。

4.3.4应用层 一种基于集中控制器的应用平台，用户可以通过可图形化的应用界面对网络进行控制和管理。并且，通过开放的北向接口，第三方厂商也可以基于该SDN平台来开发丰富的应用。分为一是设备厂商APP应用为客户提供定制化的服务，通过北向接口和AC-T交互。二是第三方APP应用客户可以通过自行开放获取需要的服务，通过北向接口和AC-T交互。

T-SDN采用层次化控制器架构，实现多域网络的集中管控，通过先进的算法实现网络资源的最优调配，同时通过标准API构筑开放生态，致力于运营商打造一张面向未来云化的下一代传送网络，满足企业到企业的专线、企业到云的专线、数据中心到数据中心互联等多种业务场景，为运营商开源节流。传送以太专线是采用弹性带宽，基于AC-T控制器，用户实现传送以太专线业务带宽灵活调整，并根据需求订购带宽，同时可基于时延策略选择最优业务路径。

5结束语

从運营商的网络转型出发，阐述了运营商未来发展的是一张基于SDN/NFV cloud的网络，在从网络架构的宽带接入，到超宽带弹性管道，再到云应用接入服务，促使SDN技术趋于ONOS控制器的统一，并说明了ONOS统一控制器的优势及应用，符合时代的开放合作，开源创新。从而开创了运营商网络架构的新篇章。endprint