软件定义光网络解决方案及关键技术趋势分析

2015-10-15 11:51

　　而对于SDON，网络虚拟化是支持网络结构多样化的重要部分，可以定义如下：它是支持多运营商同时存在的网络架构，共享同一个物理层，这个物理层也由多个设备商管理；它支持使用一系列的开放可编程的网络接口，并针对物理层的网络设备创建一个虚拟的抽象层；允许用户对抽象层进行控制并改变相应的网络状态，并对用户屏蔽物理层网络的操作和使用复杂性，使得用户在抽象层上部署新的应用更加容易，从而大大提高了网络应用的灵活性。

　　SDON中的网络虚拟化与广义网络虚拟化之间的主要区别就在于实现虚拟化的主体。通常，人们认为SDN将数据网络功能从单机、分散的硬件平台分离出来，并以虚拟机的形式管理这些部件。而SDON中的网络虚拟化将会使网络功能和网络活动简化并实现通用化，例如：屏蔽物理平面细节并实现自动化规划、配置、管理、优化和保护恢复。人工操作和规划过程也正在向虚拟化演变。自动化程度与灵活性的提高使运营商降低高层级工作的负载，将其置于较低层级，包括光电子层面，例如：如今，在非自动化网络中，人们总是采用多重冗余系统以防护节点失效，但是这样做成本很高；而自动化网络则通过对网络故障重路由来恢复流量，减少了对昂贵、庞大的冗余系统的依赖。

　　在SDON架构体系中，对光网络进行虚拟化的主要目的在于：将光网络的物理层基础设施进行虚拟化，进而完成对光网络服务的抽象和封装，将提供的服务与物理层网络设施分离开，为上层用户提供可编程、可定义的光网络虚拟层。这将对未来光网络发展产生深刻的影响：运营商能够通过向应用层用户开放的接口、光网络虚拟层等，把对光网络基础设施的控制权交给应用层用户；根据用户的等级权限，开放部分或全部光网络虚拟层的网络资源，允许用户在可获得的虚拟光网络资源基础上，根据自身需要进行访问和控制——让用户自己整合、定义网络资源，从而实现“将光网络资源作为一种服务”，即OaaS（Optical as a Service）的技术理念。

　　2014年以来，有关光网络虚拟化技术及应用的研究已经得到了业界普遍重视，业界知名厂商包括中兴通讯、ADVA、华为、JDSU等都将下一代光网络中部署“支持光网络虚拟化的SDON系统”作为光网络服务技术发展的重点。光网络作为数据中心互联的基础资源，其虚拟化后的应用场景被普遍认为将大大简化网络运营商的工作。

　　图2显示了光网络虚拟化的典型应用场景：各数据中心业务都有各自特定的QoS和SLA需求，因此网络运营商需要专用的OTN网络，可通过虚拟光网络在共享统一物理OTN网络设备的基础上，满足不同数据中心的各种业务需求。

软件定义光网络解决方案及关键技术趋势分析

　　到目前为止，虽然光网络虚拟化作为SDON的关键技术，被业界厂商和科研机构普遍重视，但由于面临着诸多技术难点，仍处于理论分析及实验研究阶段。技术难点主要包括：

　　● 如何提供可扩展的、灵活的、可配置的网络应用服务，包括：跨多个管理域实现对端到端业务连接及OVPN的控制；如何根据用户请求提供动态连接服务，即BoD业务;如何提供端到端的连接——保证低抖动、低延迟等QoS；具有按需分配带宽的能力，达到波长级或子波长级，时间可控（几分钟、几小时或者数天）；如何将网络资源同其他重要的网络资源进行协调，如CPU、存储和可视化的显示设备等；广播/多播能力等。

　　● 对光网络资源实现抽象封装，即如何将光网络物理层资源模型进行数学模型抽象化的提取，特别需要考虑光网络资源与传输模式有自身的物理特性限制，比如区别于其他网络的光网络物理层损耗：由于光信号传输本身的特性，色散、偏振模色散以及增益抖动等各种物理层光信道损伤的累积等，如何将这些光网络物理层损耗抽象提取到光网络虚拟层中。

　　● 虚拟化的光网络资源映射问题，为虚拟光网络服务VONS中的虚拟节点和虚拟链路分配运行时所需的物理资源，设计出针对不同映射分配策略的优化求解目标函数（如基础设施资源负载均衡、网络货币收益最大化、最大化资源的使用效率、可服务质量最优化、终端用户数量最大化等）、优化数学模型及优化算法等，满足用户对光网络使用的个性化、性能、效益等需求。

　　以上都是光网络虚拟化技术亟待解决的问题。光网络虚拟化技术研究任重道远，但它所能带来的效益和价值是不可估量的，代表了SDON技术发展的前进方向。

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