网络技术与发展软件定义光网络技术与发展软件定义光S oftware D efined O ptical N etworks ft fi d ti l t k张杰,纪越峰北京邮电大学中国/北京年月日中国/北京,2014年5月21日主要内容光联网与理念1. SDON2. SDON若干关键技术软件定义光网络SDON 33.863-AONI项目进展4. SDON发展几点思考光联网的趋势与挑战信息时代的标签：ABC应用（A pplication ）大数据（B ig Data ）云（C loud ）光联网发展趋势之一高速/宽带/长距光联网发展趋势之二动态/弹性/灵活◆G bps 能力(多业务接入)◆T bps 能力(多复用传输)容量提升◆高突发—D 能力(动态适应)◆变带宽—E 能力(弹性调节)智能增强◆P bps 能力(多粒度交换)挑战永恒主题非“◆大规模—F 能力(灵活扩展)挑战价值追求“永恒主题,非“光”莫属价值追求,“光”有可为大容量光网络：交换点重心下移, 光联网作用凸显2000年至今RrR 结构RmR 结构RoR 结构RwR 结构基于基于基于Router 分组级转发MSTP 电路级交叉基于OTN 子波级调度WDM 波长级交换数字洪流的出现迫切需要大带宽交换联网能力向光层迁移数字洪流的出现迫切需要大带宽交换，联网能力向光层迁移智能光网络：控制平面ASON→PCE→SDON演进2001年2006年2011年自动交换功能需求大规模多层域需求多样化复杂化需求连接控制难题路径计算难题功能扩展难题自动交换光网络(ASON)路径计算单元(PCE)软件定义光网络(SDON)⏹目的：快速连接建立/拆除⏹机制：分布信令/分布路由⏹协议：GMPLS⏹目的：约束条件路径计算⏹机制：分布信令/集中路由⏹协议：PCEP⏹目的：业务提供资源虚拟⏹机制：统一控制/集中策略⏹协议：OpenFlow光层智能管控的功能和范畴不断扩大，SDON代表发展趋势全球光通信大会(OFC)将SDN列为第一热点由SDN到SDON Optical Oriented SDN ⏹软件定义网络(SDN)：一种新型网络创新架构，通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台⏹光网络的特殊问题：物理传输损伤、网络性能约束、按需带宽提供等⏹SDON体现光与SDN碰撞：光层和电层功能不同、网络遇到的挑战不同、解决问题的手段不同，SDON必须对SDN进行扩展，以满足光网络的特殊要求⏹软件定义光网络(SDON)：光网络的结构和功能可根据用户或运营商需求，利用软件编程方式进行动态定制，以实现快速响应请求、高效利用资源、灵活提供服务的目的，其核心在于光网络元素可编程特性，包括业务处理可编程、控管策略可编程、传输器件可编程等由ASON/GMPLS到SDON3项改变3类提升完成了从标签到控制器（架构）、从分布到集中（方法）、从整体化到虚拟化（策略）的三项改变，从而实现了扩展性、）的三项改变从而实现了扩展性灵活性、开放性三个方面的显著提升⏹扩展性方面⏹ASON面向连接，SDON与连接无关通过协议扩展功能⏹ASON通过协议扩展功能，SDON通过策略扩展功能⏹灵活性方面⏹ASON支持损伤感知，SDON支持传输性能调节控制⏹ASON支持光路建拆，SDON支持弹性资源切片虚拟⏹SDON比ASON更加适合多层域多约束的光网络控制⏹开放性方面⏹SDON北向接口开放，可允许各类业务编程应用控制软件下载提高运维效率和降低成本⏹SDON控制软件下载，提高运维效率和降低成本⏹传输视角⏹支持光传输损伤感知与质量评估体现⏹支持光传输可调单元的参数选择⏹支持光传输的DSP 算法性能控制光层特色⏹应用视角⏹支持北向编程接口，结构开放便于业务提供支持资源分片组合策略开放便于业务区分提高⏹支持资源分片组合，策略开放便于业务区分⏹网络视角支持光网络的异构互联互通应用水平⏹⏹支持光网络的统一控制调度增强⏹支持光网络的分层多域优化⏹支持光网络弹性多约束RSA ⏹支持光网络灵活运维和升级光网性能⏹支持光网络层一资源虚拟化⏹软件驱动的光路传输调节光收发机波长输入输出功率调制格式信号速率以及光放大器⏹光收发机波长、输入输出功率、调制格式、信号速率以及光放大器的增益范围等参数可以在线调节的能力使得光路成为物理性能可感知、可调节的动态系统⏹软件编程的光路灵活交换波长间隔无关的可编程⏹ROADM技术在全光交换过程中的应用打破了传统波长通道固定栅格划分，可支持全光汇聚与疏导，为实现高谱效率、速率灵活的光路配置和带宽管理提供了全新思路效率速率灵活的光路配和带宽管理提供了全新路⏹软件扩展的光路自动联网根据用户和网络状态需求利用可编程控制的器件算法策略与⏹根据用户和网络状态需求，利用可编程控制的器件、算法、策略与协议，定制内核可高度重构化的网络系统，提供开放式管理与业务适配接口，实现异构网络资源的归化调度与业务应用高质量保证适配接口，实现异构网络资源的归一化调度与业务应用高质量保证SDON的主要贡献挑战与收益融合业务流持续增长信息速率日益提升C ⋅A ⋅P高带宽应用发展迅猛网络结构日益复杂降低成本增加灵活提升效率C ost光网设备研制●A gility带宽灵活调度●P ower控制转发分离●●光网系统升级●光网运维管理●光网业务开发●流量动态疏导●资源弹性组合●性能感知可控●通用模块设计●软件下载升级●绿色节能管理SDON主要内容1. 光联网与SDON理念2. SDON若干关键技术软件定义光网络SDON 863-AONI3.863AONI项目进展4. SDON发展几点思考SDON 关键技术分析APP APP APP 多域控制器APIAPIAPI光网虚拟化技术CVNICVNISDON 控制器单域控制器单域控制器可编程光层技术A 子网B 子网关键技术之一：可编程光层技术⏹GMPLS控制平面✓光网络交换层面的控制实现简单建拆路✓假设前提为“光通道的信号质量都是有保障的，所有链质量都是有保障的所有链路和信道都具有标准的传输特性”,但是,…..传输交换可编程软件定义光学器件使传输设备具有编程能力关键技术之二：SDON 控制器应用控制器Optimization betweenApplication ControllerOptimization between APP & NETNET info APP infoAbstractionUpdate ServiceDriven 网络控制器O lp e Northbound Interface Transport ControllerAbstraction network controlTopology AbstractionService Ctrl & MgmtOpenFlow Physical network control Physical network controlDiscovery SpectrumcontrolPCE光网络方案之一：应用控制器和网络控制器共同构成SDON 控制平面，网络控制器负责控制简化的硬件设备，应用控制器负责为上层灵活提供带宽资源，两者协同实现跨层资源优化利用Vi t l I f t t Virtual Infrastructure Virtual InfrastructureVirtual InfrastructureVirtual ResourcesOptical InfrastructureSingle VI EffectMultiple VI effectVI 1VI 2光网虚拟化可实现光传输与光交换资源的充分共享，满足资源利用效率和用户安全性能的提升主要内容光联网与理念1. SDON2. SDON若干关键技术软件定义光网络SDON 33.863-AONI项目进展4. SDON发展几点思考3. SDON研究项目-国家863计划/AONIJiawei Zhang, Biswanath Mukherjee, Jie Zhang, Yongli Zhao, "Dynamic Virtual Network Embedding Scheme Based on Network Element Slicing for Elastic Optical Networks," ECOC 2013, Mo.4.E.5.AONI研究进展2：关键技术-(1)弹性切片提出了基于链路切片和节点切片的动态虚拟网络嵌入方法，结虚嵌方果证明了该方法可有效降低网络阻塞率。

Jiawei Zhang, Biswanath Mukherjee, Jie Zhang, Yongli Zhao, "Dynamic Virtual Network Embedding Scheme Based on Network Element Slicing for Elastic Optical Networks," ECOC 2013, Mo.4.E.5.AONI研究进展2：关键技术-(2)光即服务高可靠低时延信息终端强生存 CSDON控制器可控管软件定义光网络 数据中心A灵活：光即服务，实现光 网络与数据中心资源的灵 活互动 实时：提供数据中心之间 大容量虚拟资源的动态迁 移解决方案 安全：有效提高资源迁移 过程中数据传输的可靠性数据中心B 光联网Yongli Zhao, Hui Yang, Jie Zhang, et al., "Experimental Demonstration of Optical as a Service (OaaS) based on OpenFlow," OECC2012, Post dead line paper.BUPT—Jie Zhang212014中国光网络研讨会AONI研究进展2：关键技术-(3)多域控制通过多控制器协作实现数据中心光互联，验证了多域光路自 动快速提供的可行性。

Yiming i i Yu, Jie i Zhang, h Yongli li Zhao, h Yuefeng f Ji, i et al., l "Field " i ld Demonstration i of f Datacenter Resource Migration i i via i Multi-Domain li i Software Defined Transport Networks with Multi-Controller Collaboration," OFC 2014, W1E.2BUPT—Jie Zhang222014中国光网络研讨会AONI研究进展2:关键技术-(4)光层资源虚拟化提出了开放式虚拟化架构，使多维资源虚拟化成为可能Yiming Yu, Jie Zhang, Yongli Zhao, Yuefeng Ji, et al., "Open Virtual Infrastructure: ...," ECOC 2013, P.5.8BUPT—Jie Zhang232014中国光网络研讨会AONI研究进展3:实验验证-(1)eSDN全光网实验OFC2013大会PDP报告Jie Zhang, Zhang Yongli Zhao, Zhao Hui Yang, Yang Yuefeng Ji, Ji Hui Li, Li Yi Lin, Lin et al. al First Demonstration of enhanced Software Defined Networking (eSDN) over elastic Grid (eGrid) Optical Networks for Data Center Service Migration. OFC2013, Anaheim, USA, March 2013 , PDP5B.1BUPT—Jie Zhang242014中国光网络研讨会AONI研究进展3：实验验证-(2)洲际演示2012年7月，应邀在西班牙马德里召开的国际会议（ISPDPA）上展示了软件定 义光即服务（OaaS）洲际互联远程实验，在解决面向复杂数据中心应用的光 义光即服务 联远程实验，在解决 复杂数据中 应 的光 网络业务提供与动态联网中网络资源的业务适配问题取得进展BUPT—Jie Zhang25 2014中国光网络研讨会AONI研究进展3：实验验证-(3)其他工作OFC2013 InfoCom2013 ECOC2013GlobeCom2013 OFC2014eSDN/eGrid网络 系列仿真/实验成果数据中心多维 资源调度研究 灵活光网络光层 虚拟化映射研究时间感知的数据 多域光网络多控制器 中心光组网研究 系列仿真/实验成果BUPT—Jie Zhang262014中国光网络研讨会国家863计划/AONI光交换网络的演进阶段 SDONK节点联网 集成光联网 应用开放化技术 术攻关P比特交换灵活光交换控制集中化T比特传输弹性光收发硬件通用化容量攀升阶段BUPT—Jie Zhang智能增强阶段27成本降低阶段2014中国光网络研讨会主要内容 1. 光联网与SDON理念软件定义 光网络 SDON2. SDON若干关键技术 3 863-AONI 项目进展 3. 4. SDON发展几点思考BUPT—Jie Zhang282014中国光网络研讨会未来发展的几点思考---小结1. 智能光网络在三层平面结构基础上，从GMPLS，到PCE，再到 目前的SDON，技术在不断演进与发展，光网正做大做强 2. SDON给未来光网络带来变革，体现在降低成本、增加灵活、 提高效率等，可有效承载以突发分组业务为代表的数字洪流 3. SDON是面向光网的 SDN。