摘要：云時代網絡DC間帶突變，大客戶專線要求低時延快開通，傳統傳輸網絡已無法適應，面向未來的OTN承載網絡必須實現SDN智能化轉型。立足于運營商網絡現狀，提出大型本地網OTN目標架構，結合目標架構的ROADM組網探討SDN自動規劃需求。依據現有OTN網絡SDN改造實例，明確現階段網絡實現自動下發功能的傳送網SDN架構，提出SDN落地部署建議。

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前言

長期以來，廣域網服務一直存在業務提供周期長和業務調整不靈活等問題，不但影響了客戶體驗，也直接制約了運營商的業務發展。特別是在業務流量快速增加、業務需求動態變化的互聯網時代，這個問題更加突出。未來的網絡將以數據中心為核心構建智能的承載網。與此同時，傳統業務仍為高回饋的主力軍，政企大客戶專線等高帶寬的變化，低時延、快速開通的體驗，也是客戶提出的新要求。傳統承載網絡是垂直封閉系統，跟不上互聯網的發展，也不能滿足用戶的需求。SDN是運營商網絡互聯網化ICT轉型的管道戰略和網絡紐帶，是網絡架構的一次大變革，通過硬件、軟件、業務和應用的水平解耦，實現“用戶要什么業務網絡就能提供什么業務”。OTN作為面向未來的傳輸網絡，智能化、SDN化改造是實現轉型的重要一步，在現有網絡上如何實現SDN，如何兼容存量網絡，都是在過渡期需解決的關鍵問題。

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波分SDN智能化的需求

1.1 云時代網絡DC化

在云時代運營商受到互聯網的沖擊，互聯網業務快速上線，豐富的業務創新驅動運營商進行互聯化轉型，進行 IT 和 CT 融合，并且構建以 DC 為中心的下一代網絡架構。面對業務驅動的運營商轉型，傳統網絡結構無法滿足運營商的訴求。在云時代，全球數據中心流量快速發展，DC間互聯流量巨大，增長迅猛，已成為專線市場的支柱，互聯網公司 DC東西向流量較高。

網絡流量越來越集中在關鍵大型 ICP 節點，其業務流向和流量特征會對廣域網架構和管理產生深遠影響。

而現有的傳統網絡架構，是按照均衡流量模型來設計的。不均衡的實際流量會導致網絡少量鏈路產生擁塞，而大量鏈路空閑，網 絡資源利用率很低，而且用戶的體驗也難以保障。

1.2 高品質大客戶專線需求

DPLC、IPLC 專線一直是黨政軍、金融等高品質客戶的專線首選，業務帶寬有保證，技術成熟，安全性可靠性高，也是運營商專線收益的主力軍。原傳統專線速率低，通常采用MSTP網絡承載，但近年隨著業務帶寬的增長，GE以上帶寬電路需求也越來越顯著，MSTP網絡無法滿足大顆粒的承載，百兆以上帶寬需要波分網絡承接這部分需求，原波分網絡設計為數據網支撐，需適應越來越多的專線場景。此外，專線開通由人工調度完成，通過工單流轉，資源逐段人工分配逐段網管配置，平均周期耗時較長，無法響應快速開通、靈活調整的專線要求。

金融類客戶為提高金融交易的效率和安全保障性，提出“最低時延、最高可靠性、最快開通”的各種顆粒的專線要求，運營商需依托現有網絡，對重點城市重點局向降低時延，并希望通過網絡提前部署，自動化開通，實現最低時延選路，提高客戶感知。

1.3 波分SDN化背景

軟件定義網絡（SDN）是一種新型的網絡架構，通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，實現對網絡資源的可編程化軟件控制。其主要特性為控制面與轉發面分離、開放的可編程接口、集中化的網絡控制、網絡業務的自動化應用程序控制。SDN 起源于校園網絡，發展光大于數據中心/企業網，在運營商網絡也適用。特別是 DC的興起要求傳送網具有動態業務的靈活性，這就是SDN技術在光傳送網絡中應用的由來。

在 SDN 概念出現以前，2002 年開始，光網絡智能控制技術可以實現控制與轉發的分離，利用自動交換光網絡（ASON）、路徑計算單元（PCE）技術，在傳統網絡上已經實現了部分的智能化，利用綜合網管實現了部分業務的自動開通。初期采用分布式 ASON+統一網管，中期采用分布式 ASON+PCE，最后采用 Trans-port-SDN 統一控制，是光網絡與 SDN 融合的終極階段，也是未來整體智能化 SDN、NFV 網絡實現的一部分。對于波分網絡，采用 SDN技術可以把抽象后的波分資源通過北向開放接口提供給應用層，實現對波分網絡的可編程自動化控制，靈活地調度波長和子波長。對于方向可調的 ROADM 網絡，SDN 結合波長路由技術可根據網絡狀態對業務或連接進行實時路由調整，進一步發揮動態靈活的特點，使傳送網由傳統較為剛性靜態的網絡演進為資源可全局調度、容量可彈性伸縮的可編程彈性網絡。

目前絕大多數 SDN 案例都是二層交換、三層路由，但波分的 SDN 也有實現案例，例如 AVDA 德國光網絡公司在WDM系統上實現了OpenFlow部署波長級業務，并和交換網絡協同實現虛機遷移，驗證了波分SDN的應用。

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面向未來的大型本地網OTN目標建議

OTN 網絡作為未來綜合的承載傳送平臺，早已不是數據組網的光纖替代方式，而是直接承接業務的網絡。對于業務旺盛的大型本地網，需要融合考慮云業務、無線、家庭、政企等主流業務的技術和業務特點，提供全面的業務支持。

a）云聯網：面向DC云的云組網、云寬帶、云專線、云互聯業務是后期業務發展的主力軍，這對波分網絡提出面向 DC 化、大帶寬，面向云網協同、適應業務動態變化的SDN需求。

b）無線市場：4G 用戶發展仍有較大潛力，視頻、游戲虛擬現實等業務對無線網絡帶寬和時延體驗提出更高要求。面向 5G 的需求，進一步優化網絡架構，提升帶寬接入能力，進一步加大對無線業務的承載能力，滿足 4G、5G 以及 NB-IoT/eMTC 的接入需求。優化網絡能力及結構，提供高速率、低時延的調度能力。

c）家庭市場：家庭業務帶寬需求不斷增加，隨著CDN的云化和下沉，承載帶寬需求增加。

d）政企市場：需推進政企基礎資源覆蓋廣度及深度，提升業務開通速度，提高客戶感知。加大網絡承載能力，滿足大顆粒、多速率的承載需求，同時考慮與現有MSTP、IPRAN的網絡兼容。

綜上需求，面向未來的大型本地OTN網絡需具備以下技術特性：云網協同、全面 SDN化；智能化光交叉網絡，支持 CD/CDC-ROADM；面向超 100G、支持靈活柵格；支持 PEOTN、分組及 VC 交叉；面向 5G 演進；低時延，扁平組網。如圖 1 所示，組網布局方面，在現有基礎架構基礎上，考慮 DC 節點的直聯需求和靈活化調度需求，在核心DC、邊緣DC搭建波長直達的光交叉網絡，DC間打破傳統組網，扁平組網。對于5G 等大帶寬業務考慮組網波長直達，不再通過共享方式。接入層根據 5G 技術選型在綜合業務接入點部署小型 OTN設備。在大客戶密集區域，為滿足政企需求，OTN 下沉至接入側，滿足高品質專線開通需求。

圖1 大型本地網OTN目標架構

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ROADM網絡的SDN自動規劃

3.1 光交叉網絡特點和自動規劃訴求

大帶寬、靈活性對目標波分網絡提出了100G波長級靈活調度需求。傳統的 OTN系統光層采用 FOADM結構，在業務調度更換頻點時，必須要人工調整光纖連接，無法實現業務自動調度，極大地限制了網絡的自動化和業務的靈活性。為了解決光層交叉復雜，業務調度不靈活的問題，面向未來的網絡采用 CDCF（colorless directionless contentionless flex-grid）光交叉架構系統，基于 WSS 技術和 MCS 技術，通過光開關與耦合器的組合，實現了業務的靈活調整，不再受到頻點/端口/方向的限制。

ROADM 網絡雖然滿足了波長級靈活調整需求，但靈活與復雜共存，在實際使用過程中，由于光交叉的波長沖突問題，波長端到端的不變性，設備內多級光器件的光損問題，傳統基于 FOADM 的手工規劃波道和資源分配模式已不能適應，需要借助輔助軟件進行ROADM 業務規劃、配置和調度。在規劃期對整體網絡健壯性、初期落地維度配置等進行分析，保證網路拓撲的合理性、與業務的匹配度。在ROADM階段，規劃的自動化訴求越來越強烈，在傳統廠家設計交付軟件基礎上，也提出了自動規劃的需求。未來作為 SDN的一部分，自動規劃將與控制器、網管等需實現融合。

3.2 自動規劃工具

目前國內主流波分廠家均有各自的自動規劃軟件，起源于光層設計工具，現階段還未融入 SDN，部分功能與控制器有交疊，和網管系統、控制器較為獨立，但已實現自動規劃工具的基礎功能，現階段各廠家規劃工具性能情況如表1所示。現階段自動規劃軟件均以已知拓撲組網為基礎對比分析資源利用情況，規劃的完全自動化還不完備。對于PEOTN等新功能，目前軟件支持情況較弱，待進一步完善。

表1 自動規劃工具性能對比

在平臺互通性上，大多自動規劃軟件與控制器等SDN 軟件較為獨立，少數廠家計劃將自動規劃軟件與控制器、網管、光控融合系統 NCE 融合，做到控制、管理、分析合一。如Netstar云上部署，可與U2000網管系統對接，基于現網數據進行分析，資源分配可以對比分析現網資源，后期對光層優化、大數據分析、演進分析較有幫助。在規劃工具使用上，多為內部工程交付使用，少數對用戶開放，支持定制。

目前自動規劃工具功能參差不齊，需進一步完善。未來作為 SDN化的規劃功能重要部分，部分功能與現有控制器性能重合，需進一步與控制器等融合，成為規劃自動化的有效工具。

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網絡SDN搭建

網絡 SDN搭建多基于現有網絡改造，設備型號版本多樣，原有人工調度和維護系統均在網運行，SDN部署時應充分考慮網絡的兼容性、與現有傳統運營系統的互通和配合關系，下面以一大型本地網的OTN實現SDN為例，闡述SDN搭建的主要工作。

4.1 明確面向SDN化的資源管理及運維需求

波分網絡搭建前期主要面向數據組網，在規劃期提前安排相關波道的分配，對資源調度功能要求不高。但在大客戶以及未來的云場景，業務突發及變化快，OTN 網絡的資源調度功能需進一步完善，對資源的管理需精細化，資源分配的自動化要求更高。OTN承載的大顆粒大客戶專線均為高等級客戶，其維護和業務影響面高于自網業務，維護和安全性要求更高。

在傳統網管告警維護的基礎上，控制器的加入使得業務側的維護手段更加多樣和豐富。網絡 SDN搭建，首先應明確整體需求，再分解到資源系統層面、控制器層面等具體改造任務。

在資源管理方面，端到端業務開通需要通過控制器實現路由計算，路由信息再反饋至資源管理系統。

首先，典型業務場景下需明確各類業務調度規則、保護等級，例如數據組網業務分組，組內路由物理、邏輯路由隔離，屬于無保護；大客戶ODUk典型顆粒專線業務做 SNCP保護，主備不同路由等。其次，明確具體電路的路由策略、帶寬升降速、創建時間（是否預約下發、是否預計算）。例如用戶最優時延策略、必經節點鏈路策略、跳數最少、距離最短、流量均衡策略等，對具體路由的創建明確算法。最后，對網絡資源或單條業務情況進行資源呈現和分析，如網元、段落的資源可用情況，電路同溝同纜分析，資源預警提示和報表等。

在運行維護方面，利用 SDN下發的業務與網管配置業務信息不同，控制器的業務信息更加抽象和直觀，在維護方面也不單單以專業網管作為維護工具，結合控制器等上層架構，維護要求提出新要求。首先，對于單條電路業務性能可視，業務狀態可視（正常、保護降級、中斷）。其次，全網業務信息統一呈現（例如名稱、源宿等），支持按照網絡資源層次分層展示（分離子網、虛擬客戶專網、路徑工作及保護等）。最后，支持路徑優化等網絡優化工作，對整體網絡進行生存性分析，割接模擬，業務故障的緊急代通恢復業務等。

4.2 北向對接及整體自動下發架構

目前運維網絡 IT 系統包含業務編排系統——資源管理系統、服務開通系統，網絡編排系統——各網管平臺、部分綜合網管（流量分析、大客戶告警平臺）和自動激活系統等。前期IP電路已實現自動下發，但由于傳輸網絡的特殊性——基于硬管道、資源關聯性大，還未實現業務的自動化。在傳統網絡和 SDN 化網絡并存的階段，需要實現傳統網絡（硬件不支持 SDN 的網絡）通過網管自動激活業務，SDN化網路通過控制器自動激活網絡，從而實現全部業務的自動下發，遠期向全面SDN化演進。

基于整體運行維護IT架構，建議SDN北向互聯及整體架構（見圖2），能夠兼容現有傳統網絡，也兼顧了異廠家互通性。在長途、本地網等跨域（包含跨廠家、跨專業）的SDN協同（見圖3），建議采用分級網絡編排器/協同器實現跨域協同。

圖2 傳送網SDN架構

圖3 跨域協同架構

4.3 SDN控制器部署

控制器搭建可采用雙機熱備、同城溫備、異地冷備模式，通過DCN網絡與現有網管系統互通（見圖4），實現數據分鐘級實時同步。在控制器搭建前需核實現網設備硬件及版本、網管硬件及版本匹配，在軟件設置初始化網元和拓撲，實現南向管理。北向部分與相關平臺實現協議對接和互通，業務端到端自動打通。

圖4 控制器部署示意圖

SDN 主要應用于按需專線場景、數據中心互聯場景。搭建完成后關鍵特性如下：

a）集中控制。通過南向接口與物理層設備通信，獲取設備資源和網絡拓撲信息，屏蔽差異，建立設備、網絡、業務 3 層抽象模型；通過內置 PCE 模塊，實現對業務的集中管控，提高了網絡資源利用率。

b）自動發放。支持端到端業務敏捷發放：滿足互聯網時代業務快速創新、快速發布上市、贏取市場先機的需求。支持實時帶寬調整：靈活適配客戶的業務訴求，實現 Pay as Your Grow。支持帶寬日歷：實現帶寬錯峰共享，提高了網絡資源利用率。支持按時延策略：

為金融交易、分布式計算等時延敏感業務提供高品質專線，實現差異化服務。

c）北向開放。支持用戶自助服務：通過Restful北向接口，可以開發定制化用戶Portal，提供自助服務，實現電商化運營。多廠商協同：通過標準化北向接口屏蔽物理層差異，支持跨廠家端到端業務協同發放。

d）網絡切片 OVPN。通過對網絡側資源進行切片，運營商可以為大企業客戶提供虛擬專網，提高了運營商網絡的資源利用率，降低了大企業的建網成本。大企業客戶可以自助創建業務，實現虛擬化運營。

e）資源可視。通過對資源使用狀態、利用率、業務性能等的可視化呈現，運營商可以提前識別業務接入熱點和資源使用瓶頸，提前擴容、及時調優。

f）自動化運維。充分利用了控制器對網絡資源的統一控制優勢，提高了運維效率，保障了操作的正確性。生存性分析：由軟件主動分析、模擬故障、資源預警、預判業務，自動判斷剩余的資源是否滿足業務保護的需求，以支撐用戶判斷業務服務質量是否存在違約風險，提前做好應對措施。光纖割接模擬、業務批量遷移和返回功能，通過控制器自動計算和調整業務路徑，可以顯著提升光纖割接效率、保障業務調整的安全性。集中重路由，采用批量優化選路算法，避免分布式系統固有的資源沖突缺陷，提高業務重路由的整體算通率，實現全局最優，從而達到更大的網絡吞吐量，實現資源使用最優化。

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波分SDN落地建議

在過渡階段，新建網絡考慮目標網絡演進，平臺應具備平滑演進能力，考慮 CD/CDC ROADM 組網，結合業務需求適時考慮控制器部署。存量網絡由于設備硬件支持情況，網管開通和控制器自動開通并存，應結合業務對大客戶波道進行規劃，對網絡進行子網劃分，明確傳統人工下發模式和自動化 SDN模式接管范疇，首先保障客戶業務自動化，其次考慮自網業務實現自動下發。

在目標階段，引入管控融合方式，全部通過基于控制器的網管自動激活實現所有業務自動化。結合ROADM 組網訴求，完善 SDN 架構自動規劃和分析的功能。在遠期，傳送網的 SDN化應快速響應個性化定制要求，應對新業務和新場景，相關協同器等應提高自研能力，快速軟件實現，快速響應業務需求，實現真正的SDN化部署。

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結束語

波分網絡的 SDN 化對傳統傳輸網絡帶來了巨大的變革，可以實現面向 DC云的互聯靈活帶寬調整，面向高品質大客戶專線開通。OTN 網絡 SDN 化部署是面向演進、業務驅動的轉型，簡化運維，統一管控，提高客戶感知，更能適應新興業務，定能帶來巨大的市場價值。