基于SDN的400G OTN网络简述

dabaisha2008

1 引言

目前，中国移动在省际省干层面已经商用100G OTN。并在超100G方面也已经展开了广泛的研究，随着新兴业务的不断涌现，以及业务的IP化，流量的急剧增长，带宽的不断提高。可以预见，在未来几年，400G也将拉开商用的帷幕。

传统OTN的特点是刚性带宽管道，固定速率接口。这一特点与目前很多IP化业务的带宽动态变化、流量突发模式并不匹配。“刚性”特征不够灵活，不能根据业务流量适时进行带宽资源的动太调整。因此，未来需要更灵活、动态、开放的网络架构为实现网络的适时调整和按需分配。

SDN (Software Defined Network)的理念是让软件来控制网络，其特征明显，能控制平面和转发平面分离，减少相互影响和制约硬件和软件分离，各自专注于特长，独立演进发展；逻辑上集中控制，更易实现全局优化，便于运维物理上分布，保证网络的可靠性；开放的接口和资源便于第三方开发，实现业务创新开放易于标准化进程，方便多方互通。

基于SDN架构的OTN，就是通过软件可以对光传输资源进行动态调整，因此，能够更好的适应业务的需求，提高网络的利用效率。可见，OTN的SDN化将成为400G时代的重要演进趋势。

2 基于SDN架构的OTN网络和其功能分析

基于SDN架构的OTN网络如图1所示，SDN在OTN中主要有SDN Controller和SDN传送层两个组成部分。

图1 基于SDN架构的OTN网络

2.1 SDN Controller

Controller是整个SDN系统的大脑，有三种实现方式:

① 用SDN和OPENFLOW协议完全取代ASON、GMPLS和PCE架构, 打破现有分布式控制模式，取代所有域间域内横向控制技术和相关协议。

② 直接使用PCE机制，可将信令等分布式控制功能统一到PCE实现，相关接口使用PCEP协议。

③ 用SDN和OPENFLOW协议兼容ASON及PCE相关功能，可以利用ASON及PCE的已有成果，使用部分模块或者功能作为Controller的一个组件，从而平滑的向SDN架构演进。

第③种平滑演进的controller实现方案可如图2所示分阶段实现：

图2 控制平面向SDN控制器平滑演进

该方案由现有控制平面/PCE基础上进一步开放接口和集中管控逐步演进实现，是控制平面的增强而非替代，这也是SDN在光传送网领域的应用和部署的共识和必由途径，可以有效维护电信产业链的自身利益。

2.2 可编程的SDN传送层

与传统的光网络不同，400G时代的OTN光传送网络引入了多载波光传输技术、Flexible Grid技术和更强的相干DSP处理能力，从而具备可配置/编程特性，而可编程意味着可以根据需要而改变，传送层的可编程能力和特征是以组件的可编程能力为基础，从而使得节点设备具备灵活的可编程特性，并将这些可编程能力向上层开放，使得整个光传送网络具备更强的软件定义特征，提升光网络整体性能和资源利用率，支持更多的光网络应用。

可编程的SDH传送层体现在三个方面:即网络可编程、节点可编程、组件可编程。

① 组件可编程

组件可编程体现在SDO(Software Defined Optical)和Flex Grid(Tunable Mux/Demux, WSS)器件上面。

组件可编程的SDO(软件定义光模块)，线路侧根据不同的链路状态选择不同的频谱效率和补偿算法，其中频谱效率可编程的Nyquist/O-OFDM/e-OFDM可变，16QAM/QPSK/BPSK可变；而补偿算法可编程的损伤补偿算法可变，以及FEC类型和格式可变。即线路侧可根据不同的链路状态选择不同的频谱效率和补偿算法。通过对带宽、距离和复杂度的权衡，SDO光模块实现最佳的频谱利用效率，从而更好的适应业务和场景的变化。

组件可编程的Flexible Grid器件(Tunable mux/demux, WSS)，根据不同的信号谱宽和级联数量选择不同栅格宽度和滤波形状，有N*12.5GHz的栅格宽度可编程和可编程光滤波的光谱形状可编程。即可以根据不同的信号谱宽和级联数量选择不同栅格宽度和滤波形状，灵活可变的栅格可以更好的适应400G（400G将不再是固定的50GHZ间隔）的需求。

② 节点可编程

节点可编程体现在传送容器大小可编程，交换粒度可编程，光路资源可编程以及节点规模可编程，即可以实现N*100G/200G/400G传输，也能够基于任意带宽颗粒度的子载波和信道进行交换，还可以支持连续频谱和非连续频谱以及把一个物理节点虚拟化为多个逻辑节点，或者把多个物理节点组合为一个逻辑节点，从而提供了极大的灵活性，实现对业务灵活、高效率的承载。

③ 网络可编程

  网络可编程的应用分三大类：第一类，虚拟带宽专线（BoD）根据用户需求选择满足要求的连接；第二类，传送即服务（TaaS），将一个网络根据不同的用户需要虚拟出多个不同的逻辑子网，向不同的客户提供服务；第三类，根据全网频谱资源利用情况和线路损伤进行资源调配与优化，实现信道间和信道内非线性联合补偿，提升传输性能，实现基于频谱资源的路由算法和频谱碎片整理，提升频谱利用率，并能全面感知传输损伤，为优化提供依据。而网络层的这种可编程特性则需要基于SDN Controller实现。

  总体而言，OTN网络演进的趋势特点可归结为，以组件的可编程特性为基础，构建可编程的节点，通过集中的控制器和灵活多样的上层应用，构建智能、开放、高效的软件定义可编程光传送网络。

3 基于SDN的OTN网络价值

基于SDN的OTN可以实现任意业务接入、任意粒度交换、任意带宽传输；可以实时根据业务需求、依据集中统一的网络控制和管理、以及全局网络视图，对全局网络资源进行动态调整与优化，实现对设备与光纤网络资源最大化利用，提高利用效率，减少网络建设成本。

基于SDN的OTN在通用硬件架构通过加载软件来实现灵活配置，可以综合权衡各种因素选择最佳传输方案，并且减少了单板类型，从而减少了备品备件成本和维护成本；同时，也降低了对工程和维护人员的技术要求，有利于业务的快速开通、部署和后续的维护。

4 结束语

在新业务流量暴增和流量突发、流向复杂化的情况下，传统OTN网络除了要面临巨大的带宽压力外，其刚性特征也难以适应业务的动态需求。基于软件定义的OTN采用IT化、软件化的思路和架构来改变网络，结合光网络技术自身的发展趋势和能力，可编程的光传送网络可以大幅提升现有OTN设备的传输效率和能力，灵活的对全局网络进行优化，是传送平面技术发展到400G的必然趋势，可更好地支持SDN网络架构，通过FlexOTN等技术，可以实现OTN设备及网络的平滑升级和兼容。