什么是“光网络SDN”?

  SDN是数据网络的未来发展趋势。它通过将传统网络节点(交换机、路由器)的控制和转发功能分离，把控制功能集中，实现了对整个网络的统一管理和调度，提升了网络的效率和灵活性。

SDN的架构

  那么，我们不禁会想，SDN是对数据通信网络的重构，我们现在处于光通信的时代，包括5G在内的电信网络，传送网基本上已经是全光网络了，那光网络是不是也可以支持SDN技术呢?

  答案是肯定的。

  这种将SDN引入到光传送网(OTN)，实现光网络可编程化的技术，就是SDON(软件定义光网络)。

  从原理和架构上来说，SDON和SDN非常类似。

  SDON也是将网络节点的控制平面和转发平面分离，然后引入控制器的概念，将网管功能合入控制器，实现对整个光网络的集中管控和统一调度。

  SDON架构图

  虽然SDON和SDN看上去很像，但SDN毕竟是针对IP网络提出的，缺少对底层光网络的支持。光层和电层属性完全不同，两者不存在一一对应的关系。

  因此，SDON无法直接照搬SDN的技术，而是要在SDN的基础上，进行扩展。

IP层(电层) 和光层，相互独立

  SDON的关键技术

  从整体上来说，SDON的三个关键技术环节，分别是：可编程光层技术、SDON控制器和光网虚拟化技术。

  我们从底层往上，一个一个来看。

  首先，是可编程光层技术。

  想要实现光层的软件定义、可编程，前提条件就是光层器件必须要足够“灵活”。也就是说，最底层的光模块和光器件，部分性能参数可以修改，不能“写死”。

  实际上，随着光通信技术的快速发展，如今，我们的光模块与器件基本都已具备了可编程能力。光收发机的波长、输入输出功率、调制格式、信号速率、前向纠错码(FEC)类型选择，以及光放大器的增益调整范围等等，这些参数都可以实现在线调节。

  此外，灵活栅格技术的出现，打破了传统波长通道固定栅格的限制。ROADM技术，打破了传统波长通道50GHz、100GHz的间隔划分。

  所有这些先决条件，最终实现了光路交换的可编程。以往不可变动的光路，已经发展成为物理性能可感知、可调节的动态系统。这样的光层，才能够被SDON控制器灵活调度。

  我们再来看看SDON控制器。

  如果说光层可编程是SDON的神经末梢，那么，SDON控制器就是SDON的大脑。

  在SDON的网络架构中，光网络性能参数的控制权被交给SDON控制器，由SDON控制器来实现全局控制，对各个参数进行调整，使网络性能达到最优。

  随着5G和数据中心的快速发展，传输网面临的用户需求和应用场景也越来越复杂。针对不同的需求和场景，传输网需要有不同的QoS、时延、带宽等指标，存在很多种搭配模式。

  光网络想要灵活应对这些需求，就必须引入具备业务编排能力的SDON控制器。

  最后再看看光网络虚拟化。

  SDON架构体系的核心理念，是对光网络进行虚拟化。

  光网络虚拟化，说白了，就是在一整套物理光网络底层资源的基础上，创建多个独立的虚拟光网络。

  物理层变成若干个虚拟的抽象层，用户通过开放可编程的接口，对抽象层进行控制。

  用户控制网络，可以是采用App的方式。底层物理网络的复杂操作，完全被屏蔽，用户可以像搭积木一样，轻松完成光网络资源的调用和部署。

  这就是SDON的奥义—— “应用带动网络”、“软件定义网络”。

  SDON的优势

  最后我们来说说SDON在实际应用中到底会带来哪些优势。

  简单来说，SDON的优势包括三个方面，分别是：

  1、提升运维效率，降低运维成本

  2、业务快速开通，支持预约开通

  3、动态路径保护，通道灵活减配

  我们逐一来看。

  第一个，提升运维效率，降低运维成本。

  这个优势是显而易见的。SDON技术将控制和转发分离之后，把底层的网管能力收拢集中，实现了光网络从“人工静态网管配置”向“实时动态智能控制”的演进。

  这就好像是交通指挥，以前必须每个路口站一名交警，现在，所有的路口都有交警指挥中心统一控制了。效率必然提升，成本必然下降。

  第二，业务快速开通，支持预约开通。

  除了运维之后，SDON也提升了业务开通的速度。

  其实，如果只是靠人工来开通的话，也快不了多少，关键是SDON控制器可以引入AI来帮忙。

  带AI的SDON控制器，可以根据当前网络的拓扑结构(包括速率、带宽等参数)，结合业务需求，在收到业务开通请求后，通过智能计算，很快给出可用路由，让业务得以快速开通。

  SDON还可以根据日志分析，建立类似业务的配置库，在新开业务时，直接调用或参考这些配置。这当然比人工决策要快得多。

  业务套餐也不是一成不变的。在业务的使用过程中，SDON还支持对带宽进行“自动调整”，这样也可以节约资源，降低成本。

  所谓预约开通更容易理解了，就是事先把配置都做好了，在指定的时间段，实现业务自动上线。

  第三个，动态路径保护，通道灵活减配。

  引入SDON之后，光网络的运行状态被全面监控。当网络的某个节点或通路出现问题时，SDON可以马上规划出新的路线，在50ms内实现路径切换，减小对业务的影响。

  有的时候，网络并没有完全中断，只是发生了性能劣化(例如光纤老化)。在这种情况下，SDON也不需要重新换路，而是基于网络可编程，对光网络参数进行修改，例如修改调制方式等，通过降低网络性能(例如降低速率)，实现另一种形式的动态路径保护。

  SDON的好处还有很多，以上只是其中一部分。

  在SDON的架构下，整个光网络变得更像一个整体。光资源变成一个资源池，量化、统计更加方便，开通、运维更加智能。用户用得开心，运营商的投资也得到了保护，CAPEX进一步降低，皆大欢喜。

  正因为SDON拥有明显的优势，所以正逐渐成为行业的主流发展方向。

  光传输网络的SDN化，经历了2014年的概念验证、2015年的现场试验，目前正处于早期商用阶段。国内外陆续已有运营商进行了SDON的商用。就在不久前，天津联通联合中兴通讯成功部署了SDON业务，实现了大型城市核心汇聚业务效率的大幅提升。相信后续还会有更多的光网络实现向SDON的转型。