光通信網絡作為最為重要的信息通信基礎設施之一，在支撐社會信息化、寬帶化建設方面起著舉足輕重的作用。當前，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，各大網絡運營商大力推進FTTH、高速光傳輸和移動回傳網絡建設;與此同時，視頻業(yè)務、移動互聯網、云計算等新型業(yè)務興起，使得光網絡承載業(yè)務的需求不斷變化，寬帶光網絡正面臨新一輪的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

隨著ICT技術的革命性進展，采用IT化、軟件化思路和架構的軟件定義網絡(SDN)技術成為業(yè)界研究熱點，并迅速從數據網絡領域向光網絡領域延伸，成為未來光網絡發(fā)展演進的重要方向，將給寬帶光網絡帶來新的價值和活力。

一、光網絡引入SDN的驅動力

光網絡領域引入軟件定義網絡(SDN)技術，主要目的是通過控制與傳送解耦，采用集中控制策略，簡化現有光網絡復雜和私有的控制管理協議，通過開放網絡和應用層接口，提供網絡的可編程能力，滿足未來數據中心光互聯、網絡虛擬化、業(yè)務靈活快捷提供、網絡和業(yè)務創(chuàng)新等發(fā)展需求。

當前，光網絡SDN化趨勢明顯，主要驅動力包括以下幾個方面：

1.云數據中心互連

隨著云計算的發(fā)展，數據中心互聯業(yè)務(數據中心備份、虛擬機遷移)對于骨干和城域光網絡提出了大帶寬、動態(tài)靈活的業(yè)務需求，目前國內運營商光網絡為數據中心互連提供的總帶寬已達到數Tb/s級別。光網絡提供數據中心互聯一般采用按照最大峰值配置靜態(tài)帶寬的模式，由于數據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用高昂和運營商網絡資源的浪費。數據中心互聯的動態(tài)性還包括接入點的變化，要求光網絡實現數據中心之間連接的靈活調度和動態(tài)調整。

2.跨廠家網絡集中維護管理和調度

光網絡中設備數量和廠家眾多，特別是城域傳送網和接入網具有海量站點，給網絡集中管理維護帶來極大挑戰(zhàn)。同時，由于光網絡物理層技術復雜，各廠家的網絡控制和管理協議存在不同程度的私有信息，跨廠家設備集中管理和調度難以實現，導致業(yè)務開通時間長，效率低，經常一個業(yè)務開通需要數天甚至數周。SDN通過轉發(fā)與控制分離和網絡虛擬化技術，屏蔽不同廠家的轉發(fā)平面細節(jié)，提供標準接口實現控制器互聯，為解決多廠商光網絡設備集中管理和互聯互通，簡化網絡運維提供了新的契機。

3.異構網絡智能互通和協同調度

隨著寬帶網絡流快速增長，擴容成本增長與業(yè)務利潤增速放緩之間形成的剪刀差，成為運營商面臨的首要問題。SDN技術可以實現光網絡和IP網之間的資源優(yōu)化和協同控制，有效降低路由器的容量需求，解決網絡容量的瓶頸，降低網絡綜合承載成本。同時，通過SDN控制器協同，可以實現接入網、城域網、骨干網等異構網絡的智能互通和資源聯合調度，提升流量經營能力，提供更智能的管道服務，對于運營商和用戶都具有重要意義。

4.網絡虛擬化和開放業(yè)務應用提供

網絡資源的虛擬化可以更好地發(fā)揮光網絡基礎設施資源的優(yōu)勢，使客戶能夠根據不同業(yè)務的應用需求，在保證服務質量前提下快速有效地接入和控制網絡資源，并使得網絡資源的利用達到最優(yōu)化?；诰W絡虛擬化技術，光網絡可以提供兩個方面的業(yè)務開放：一方面是對運營商自身業(yè)務的開放，同一張物理網絡，對于政企客戶、家庭客戶、回傳網絡可以有邏輯的獨立控制系統，即實現網絡的邏輯分片;另一方面是向客戶開放，提供按需調整、開放創(chuàng)新、高效協同的“軟網絡”能力。

二、光網絡SDN發(fā)展存在不同的技術路線

與數據網絡SDN不同，光網絡SDN有其獨特的特點。首先，由于物理層的特性，光網絡本身就具有控制轉發(fā)分離的控制架構。其次，在集中控制方面，光網絡已擁有成熟網管、路徑計算單元(PCE)等集中管控系統。第三，光網絡具有面向連接的特性，所有業(yè)務采用預先配置方式，無需控制器根據業(yè)務報文即時下發(fā)流進行報文轉發(fā)，降低了對控制器性能的要求，具有較好的網絡擴展能力?？梢哉f，光網絡已經具備了部分SDN的特征，為向SDN演進奠定了良好的基礎。但另一方面，光網絡設備物理層可編程能力較弱，資源虛擬化和切片實現較困難，使得光網絡引入SDN技術存在一定的難度。

基于上述光網絡SDN的特點，光網絡SDN采取的發(fā)展演進思路與數據網SDN有所區(qū)別。同時，由于光網絡骨干、城域和接入層的發(fā)展需求和所采用的技術不同，SDN引入也具有不同的技術路線。

(1)路線一：基于光網絡控制平面的增強，強調北向接口開放。

骨干網OTN、DWDM等光網絡設備控制平面支持能力較好，可以基于現有ASON/GMPLS控制平面和集中路徑計算單元PCE技術，通過擴展和增強PCE管控能力和開放北向接口，來實現SDN集中控制器，并對上層網絡和應用提供開放可編程應用服務。這種路線可以較好地保護現有技術投入，并有利于網絡的平滑演進。由于光網絡物理層私有信息多，南向接口協議的標準化難度比較大，南向接口可能允許多種接口技術。

(2)路線二：引入openflow協議，強調南向接口開放。

對于分組傳送PTN和接入網PON設備，并不具備智能控制平面，可以直接在設備上引入openflow協議，實現南向接口的開放和標準化。這種路線由于實現了南向接口標準化，有利于設備與業(yè)務解耦，簡化網絡節(jié)點功能，降低設備成本，便于運營商對多廠家海量城域和接入站點的集中管理控制。對于已經部署的現網設備，將考慮通過網管升級的方式實現集中控制器能力。

三、光網絡SDN發(fā)展現狀和對產業(yè)的影響

當前，光網絡SDN呈現出快速發(fā)展態(tài)勢。自2013年，國際標準化組織競相開展標準化工作。ONF成立了光傳送工作組OTWG，已完成架構和用例，并將于2014年完成基于openflow的光網絡協議擴展;ITU-T SG15組啟動了傳送網SDN研究，IETF正在開展基于PCE擴展支持SDN的標準化工作，BBF提出了基于SDN的接入網未來架構。從產業(yè)發(fā)展情況來看，2012至2013年，主流光網絡設備廠家紛紛推出傳送網SDN的樣機，國內外運營商積極關注PCE的演進并開展相關測試驗證，中國移動演示了其基于SDN的Super PTN應用，中國電信成立了新的標準項目，研究接入網(FTTH/B/C以及IPRAN等)引入SDN的需求和架構。

從光網絡引入SDN對產業(yè)的影響來看：首先，由于光網絡設備的核心競爭力主要在物理層技術，短期內SDN不會使光網絡設備制造企業(yè)產生嚴重的價值流失。但從長期來看，由于SDN提供了開放化的網絡接口，使得光網絡設備具有更強的多廠商互操作能力，有利于新興廠商的進入，將在一定程度上改變設備制造企業(yè)的競爭格局。

其次，SDN引入對光網絡設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)務動態(tài)調度需求，一些靈活可編程的物理層技術(如ODUflex、自適應光收發(fā)、靈活柵格光交換等)會逐步引入和應用。PTN、POTN等L2層設備本質為分組交換設備，將隨著數據設備演進方向發(fā)展，逐步引入支持openflow的芯片。

第三，光網絡引入SDN提供了多種異構網絡互通和開放服務的能力，將極大地促進承載網的融合發(fā)展。SDN的引入將會建立更大的生態(tài)系統，借助于SDN的開放性，引導整個光網絡走向開放和合作的模式，便于新業(yè)務特性的快速推出，提高網絡的盈利能力。

結束語

國家寬帶戰(zhàn)略實施和新興業(yè)務發(fā)展將推動光網絡發(fā)展邁入新的紀元。SDN技術是光網絡寬帶化、智能化、開放化發(fā)展的關鍵使能技術。目前光網絡SDN發(fā)展還處于初期階段，在技術路線、應用驅動、產業(yè)推進等方面還面臨著很多問題和挑戰(zhàn)，需要加大科研投入，促進產業(yè)各方協作創(chuàng)新，共同推動構建未來寬帶光網絡。