光通信網(wǎng)絡(luò)作為最為重要的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施之一，在支撐社會信息化、寬帶化建設(shè)方面起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，隨著寬帶中國戰(zhàn)略的出臺，固定寬帶和移動寬帶飛速發(fā)展，各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商大力推進(jìn)FTTH、高速光傳輸和移動回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè);與此同時，視頻業(yè)務(wù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型業(yè)務(wù)興起，使得光網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)的需求不斷變化，寬帶光網(wǎng)絡(luò)正面臨新一輪的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

隨著ICT技術(shù)的革命性進(jìn)展，采用IT化、軟件化思路和架構(gòu)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)成為業(yè)界研究熱點(diǎn)，并迅速從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域向光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域延伸，成為未來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進(jìn)的重要方向，將給寬帶光網(wǎng)絡(luò)帶來新的價值和活力。

一、光網(wǎng)絡(luò)引入SDN的驅(qū)動力

光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)，主要目的是通過控制與傳送解耦，采用集中控制策略，簡化現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜和私有的控制管理協(xié)議，通過開放網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層接口，提供網(wǎng)絡(luò)的可編程能力，滿足未來數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、業(yè)務(wù)靈活快捷提供、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新等發(fā)展需求。

當(dāng)前，光網(wǎng)絡(luò)SDN化趨勢明顯，主要驅(qū)動力包括以下幾個方面：

1.云數(shù)據(jù)中心互連

隨著云計算的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)中心備份、虛擬機(jī)遷移)對于骨干和城域光網(wǎng)絡(luò)提出了大帶寬、動態(tài)靈活的業(yè)務(wù)需求，目前國內(nèi)運(yùn)營商光網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)中心互連提供的總帶寬已達(dá)到數(shù)Tb/s級別。光網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)中心互聯(lián)一般采用按照最大峰值配置靜態(tài)帶寬的模式，由于數(shù)據(jù)中心的帶寬需求并不是一直處于高峰狀態(tài)，這種模式造成了用戶租用費(fèi)用高昂和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的動態(tài)性還包括接入點(diǎn)的變化，要求光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心之間連接的靈活調(diào)度和動態(tài)調(diào)整。

2.跨廠家網(wǎng)絡(luò)集中維護(hù)管理和調(diào)度

光網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)量和廠家眾多，特別是城域傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)具有海量站點(diǎn)，給網(wǎng)絡(luò)集中管理維護(hù)帶來極大挑戰(zhàn)。同時，由于光網(wǎng)絡(luò)物理層技術(shù)復(fù)雜，各廠家的網(wǎng)絡(luò)控制和管理協(xié)議存在不同程度的私有信息，跨廠家設(shè)備集中管理和調(diào)度難以實現(xiàn)，導(dǎo)致業(yè)務(wù)開通時間長，效率低，經(jīng)常一個業(yè)務(wù)開通需要數(shù)天甚至數(shù)周。SDN通過轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，屏蔽不同廠家的轉(zhuǎn)發(fā)平面細(xì)節(jié)，提供標(biāo)準(zhǔn)接口實現(xiàn)控制器互聯(lián)，為解決多廠商光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中管理和互聯(lián)互通，簡化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維提供了新的契機(jī)。

3.異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)智能互通和協(xié)同調(diào)度

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)流快速增長，擴(kuò)容成本增長與業(yè)務(wù)利潤增速放緩之間形成的剪刀差，成為運(yùn)營商面臨的首要問題。SDN技術(shù)可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)之間的資源優(yōu)化和協(xié)同控制，有效降低路由器的容量需求，解決網(wǎng)絡(luò)容量的瓶頸，降低網(wǎng)絡(luò)綜合承載成本。同時，通過SDN控制器協(xié)同，可以實現(xiàn)接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的智能互通和資源聯(lián)合調(diào)度，提升流量經(jīng)營能力，提供更智能的管道服務(wù)，對于運(yùn)營商和用戶都具有重要意義。

4.網(wǎng)絡(luò)虛擬化和開放業(yè)務(wù)應(yīng)用提供

網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化可以更好地發(fā)揮光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源的優(yōu)勢，使客戶能夠根據(jù)不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求，在保證服務(wù)質(zhì)量前提下快速有效地接入和控制網(wǎng)絡(luò)資源，并使得網(wǎng)絡(luò)資源的利用達(dá)到最優(yōu)化?；诰W(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，光網(wǎng)絡(luò)可以提供兩個方面的業(yè)務(wù)開放：一方面是對運(yùn)營商自身業(yè)務(wù)的開放，同一張物理網(wǎng)絡(luò)，對于政企客戶、家庭客戶、回傳網(wǎng)絡(luò)可以有邏輯的獨(dú)立控制系統(tǒng)，即實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邏輯分片;另一方面是向客戶開放，提供按需調(diào)整、開放創(chuàng)新、高效協(xié)同的“軟網(wǎng)絡(luò)”能力。

二、光網(wǎng)絡(luò)SDN發(fā)展存在不同的技術(shù)路線

與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)SDN不同，光網(wǎng)絡(luò)SDN有其獨(dú)特的特點(diǎn)。首先，由于物理層的特性，光網(wǎng)絡(luò)本身就具有控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的控制架構(gòu)。其次，在集中控制方面，光網(wǎng)絡(luò)已擁有成熟網(wǎng)管、路徑計算單元(PCE)等集中管控系統(tǒng)。第三，光網(wǎng)絡(luò)具有面向連接的特性，所有業(yè)務(wù)采用預(yù)先配置方式，無需控制器根據(jù)業(yè)務(wù)報文即時下發(fā)流進(jìn)行報文轉(zhuǎn)發(fā)，降低了對控制器性能的要求，具有較好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力?？梢哉f，光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具備了部分SDN的特征，為向SDN演進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)。但另一方面，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理層可編程能力較弱，資源虛擬化和切片實現(xiàn)較困難，使得光網(wǎng)絡(luò)引入SDN技術(shù)存在一定的難度。

基于上述光網(wǎng)絡(luò)SDN的特點(diǎn)，光網(wǎng)絡(luò)SDN采取的發(fā)展演進(jìn)思路與數(shù)據(jù)網(wǎng)SDN有所區(qū)別。同時，由于光網(wǎng)絡(luò)骨干、城域和接入層的發(fā)展需求和所采用的技術(shù)不同，SDN引入也具有不同的技術(shù)路線。

(1)路線一：基于光網(wǎng)絡(luò)控制平面的增強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)北向接口開放。

骨干網(wǎng)OTN、DWDM等光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制平面支持能力較好，可以基于現(xiàn)有ASON/GMPLS控制平面和集中路徑計算單元PCE技術(shù)，通過擴(kuò)展和增強(qiáng)PCE管控能力和開放北向接口，來實現(xiàn)SDN集中控制器，并對上層網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用提供開放可編程應(yīng)用服務(wù)。這種路線可以較好地保護(hù)現(xiàn)有技術(shù)投入，并有利于網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。由于光網(wǎng)絡(luò)物理層私有信息多，南向接口協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化難度比較大，南向接口可能允許多種接口技術(shù)。

(2)路線二：引入openflow協(xié)議，強(qiáng)調(diào)南向接口開放。

對于分組傳送PTN和接入網(wǎng)PON設(shè)備，并不具備智能控制平面，可以直接在設(shè)備上引入openflow協(xié)議，實現(xiàn)南向接口的開放和標(biāo)準(zhǔn)化。這種路線由于實現(xiàn)了南向接口標(biāo)準(zhǔn)化，有利于設(shè)備與業(yè)務(wù)解耦，簡化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能，降低設(shè)備成本，便于運(yùn)營商對多廠家海量城域和接入站點(diǎn)的集中管理控制。對于已經(jīng)部署的現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，將考慮通過網(wǎng)管升級的方式實現(xiàn)集中控制器能力。

三、光網(wǎng)絡(luò)SDN發(fā)展現(xiàn)狀和對產(chǎn)業(yè)的影響

當(dāng)前，光網(wǎng)絡(luò)SDN呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢。自2013年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織競相開展標(biāo)準(zhǔn)化工作。ONF成立了光傳送工作組OTWG，已完成架構(gòu)和用例，并將于2014年完成基于openflow的光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議擴(kuò)展;ITU-T SG15組啟動了傳送網(wǎng)SDN研究，IETF正在開展基于PCE擴(kuò)展支持SDN的標(biāo)準(zhǔn)化工作，BBF提出了基于SDN的接入網(wǎng)未來架構(gòu)。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，2012至2013年，主流光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家紛紛推出傳送網(wǎng)SDN的樣機(jī)，國內(nèi)外運(yùn)營商積極關(guān)注PCE的演進(jìn)并開展相關(guān)測試驗證，中國移動演示了其基于SDN的Super PTN應(yīng)用，中國電信成立了新的標(biāo)準(zhǔn)項目，研究接入網(wǎng)(FTTH/B/C以及IPRAN等)引入SDN的需求和架構(gòu)。

從光網(wǎng)絡(luò)引入SDN對產(chǎn)業(yè)的影響來看：首先，由于光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的核心競爭力主要在物理層技術(shù)，短期內(nèi)SDN不會使光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造企業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的價值流失。但從長期來看，由于SDN提供了開放化的網(wǎng)絡(luò)接口，使得光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有更強(qiáng)的多廠商互操作能力，有利于新興廠商的進(jìn)入，將在一定程度上改變設(shè)備制造企業(yè)的競爭格局。

其次，SDN引入對光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理層可編程能力提出了新的要求。為了更好的支持軟件控制和業(yè)務(wù)動態(tài)調(diào)度需求，一些靈活可編程的物理層技術(shù)(如ODUflex、自適應(yīng)光收發(fā)、靈活柵格光交換等)會逐步引入和應(yīng)用。PTN、POTN等L2層設(shè)備本質(zhì)為分組交換設(shè)備，將隨著數(shù)據(jù)設(shè)備演進(jìn)方向發(fā)展，逐步引入支持openflow的芯片。

第三，光網(wǎng)絡(luò)引入SDN提供了多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通和開放服務(wù)的能力，將極大地促進(jìn)承載網(wǎng)的融合發(fā)展。SDN的引入將會建立更大的生態(tài)系統(tǒng)，借助于SDN的開放性，引導(dǎo)整個光網(wǎng)絡(luò)走向開放和合作的模式，便于新業(yè)務(wù)特性的快速推出，提高網(wǎng)絡(luò)的盈利能力。

結(jié)束語

國家寬帶戰(zhàn)略實施和新興業(yè)務(wù)發(fā)展將推動光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展邁入新的紀(jì)元。SDN技術(shù)是光網(wǎng)絡(luò)寬帶化、智能化、開放化發(fā)展的關(guān)鍵使能技術(shù)。目前光網(wǎng)絡(luò)SDN發(fā)展還處于初期階段，在技術(shù)路線、應(yīng)用驅(qū)動、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)等方面還面臨著很多問題和挑戰(zhàn)，需要加大科研投入，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)各方協(xié)作創(chuàng)新，共同推動構(gòu)建未來寬帶光網(wǎng)絡(luò)。