中國(guó)聯(lián)通唐雄燕：面向云服務(wù)的光傳送網(wǎng)體系

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】在2013年6月于北京舉行的第十三屆中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，來(lái)自中國(guó)聯(lián)通研究院的的唐雄燕博士帶來(lái)了題為《面向云服務(wù)的光傳送網(wǎng)體系》的演講，為大家詳細(xì)闡述了光傳送網(wǎng)體系。

傳送網(wǎng)的發(fā)展

        “傳送網(wǎng)”是電信運(yùn)營(yíng)商的根基和全體信息通信業(yè)務(wù)的依托，既隨業(yè)務(wù)需求而不斷演進(jìn)，同時(shí)又深刻影響業(yè)務(wù)發(fā)展軌跡，業(yè)務(wù)應(yīng)用主要是QQ、Skype、飛信等。目前傳送網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)主要源自運(yùn)營(yíng)商收益與帶寬增長(zhǎng)失衡。

        運(yùn)營(yíng)商增加收入主要有三大途徑：（1）增加用戶數(shù)量；（2）業(yè)務(wù)創(chuàng)新，開拓新增長(zhǎng)點(diǎn)；（3）網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)創(chuàng)新，提升網(wǎng)絡(luò)價(jià)值（流量經(jīng)營(yíng)，智能管道）。而降低成本也有四大途徑：（1）引入高速系統(tǒng)降低單位帶寬成本；（2）降低設(shè)備成本、建設(shè)成本和運(yùn)維成本；（3）簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（4）最大化利用網(wǎng)絡(luò)資源。

傳送網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展方向

        唐雄燕博士描述了傳送網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展方向，未來(lái)傳送網(wǎng)將朝著大容量、分組化、智能化的方向發(fā)展。大容量是為滿足流量的爆炸式增長(zhǎng)和低成本帶寬而提供的，從10G到40G再100G 甚至到400G/1T；分組化是為適應(yīng)業(yè)務(wù)的分組化和資源的高效利用，由OTN到分組增強(qiáng)型OTN；智能化是為滿足資源而提供的靈活性、動(dòng)態(tài)性和自動(dòng)化，由ASON發(fā)展到SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）。

        盡管多年來(lái)傳送網(wǎng)發(fā)展的方向未變，但是技術(shù)手段卻在不斷進(jìn)步，技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，使得行業(yè)面臨壓力的也在加大，因此，催生了面向云服務(wù)的傳送網(wǎng)絡(luò)。

面向云服務(wù)的傳送網(wǎng)

        全球云流量從2011到2016年將增長(zhǎng)6倍，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)44%，自從2008 年以來(lái)，主要的互聯(lián)網(wǎng)流量產(chǎn)生于或結(jié)束于數(shù)據(jù)中心，而到了2012年，云數(shù)據(jù)流量首次達(dá)到Zettabyte級(jí)，預(yù)計(jì)到2016年，三分之二的數(shù)據(jù)中心流量將會(huì)是云流量。

        唐博士表示，業(yè)務(wù)模式的變革驅(qū)動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。通信服務(wù)交互模式由話音通信的PSTN+SDH，漸漸發(fā)展成傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的點(diǎn)到點(diǎn)方式、話音+低速數(shù)據(jù)、TDM IP+SDH/WDM，再發(fā)展到互聯(lián)網(wǎng)P2P的P2P方式、視頻內(nèi)容、IP網(wǎng)+P2P云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，最后發(fā)展到云服務(wù)的云服務(wù)方式、大數(shù)據(jù)、IP+光。

        云服務(wù)引領(lǐng)超級(jí)服務(wù)中心的出現(xiàn)。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要有兩種：CS/BS-服務(wù)節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)獨(dú)立部署和P2P—服務(wù)節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)集成部署；而無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)也主要分為兩種：服務(wù)節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)和計(jì)算）集中在云端和用戶節(jié)點(diǎn)分布部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣。

        數(shù)據(jù)中心布局遵循土地與能源最優(yōu)的法則。數(shù)據(jù)中心按照“大量的廉價(jià)電力、制冷條件充沛、土地資源廉價(jià)、自然災(zāi)害少、方便數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、能效高、部署易”的原則進(jìn)行選址。這也是如今大型IDC 機(jī)房主要分布在發(fā)達(dá)地區(qū)的原因。未來(lái)，中國(guó)西部、北部一些電力資源豐富、氣候寒冷的地區(qū)，如內(nèi)蒙、陜西、黑龍江等地也將適宜成為云數(shù)據(jù)中心，出現(xiàn)“西云東用”、“北云南用”的地理格局。

        唐博士表示，未來(lái)將出現(xiàn)“用戶中心”與“數(shù)據(jù)中心”雙中心的格局。唐博士解釋道，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)格局是用戶中心與數(shù)據(jù)中心緊耦合，用戶集中地區(qū)即數(shù)據(jù)集中地區(qū)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)密集地；運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)提供通信啞管道。而未來(lái)云服務(wù)時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)格局將是用戶中心與數(shù)據(jù)中心解耦，逐步形成“用戶”與“數(shù)據(jù)”雙中心格局，流量的不確定性增大；運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)為云服務(wù)提供智能彈性管道。

        云服務(wù)對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的要求必須是大容量、低時(shí)延、高可靠、動(dòng)態(tài)性、擴(kuò)展性。云服務(wù)時(shí)代網(wǎng)絡(luò)管理的自動(dòng)化代表，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)的感知虛擬服務(wù)器，并且隨著虛擬服務(wù)器的遷移和調(diào)度后網(wǎng)絡(luò)位置的改變，能夠自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重配置。網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化代表，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)集中或者分布的業(yè)務(wù)控制平面，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯化的抽象和封裝，屏蔽復(fù)雜物理網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和交互，給上層應(yīng)用提供簡(jiǎn)潔的“虛擬網(wǎng)絡(luò)”的使用接口。網(wǎng)絡(luò)控制的集中化代表，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是靜態(tài)的，一般只需對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體進(jìn)行配置維護(hù)；在云計(jì)算時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的，需要對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體一起協(xié)調(diào)和調(diào)度。所以，需要集中的管理和控制平臺(tái)，以整網(wǎng)粒度，而不是以設(shè)備粒度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的管理。

        面向云服務(wù)的新型寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思想主要有五點(diǎn)。一項(xiàng)“原則”：以多資源協(xié)同下的總體建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本最低為原則(改變傳統(tǒng)的孤立、垂直的網(wǎng)絡(luò)規(guī)化思路，并注重能源、土地等不可再生資源的價(jià)值）；二個(gè)“中心”：“用戶中心”+“數(shù)據(jù)中心”；三維“解耦”：服務(wù)功能解耦；邏輯功能解耦；部署功能解耦；四類“集約”：控制平面的集約；用戶管理的集約；數(shù)據(jù)中心的集約；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集約；五大“技術(shù)”：寬帶化、虛擬化、智能化、自動(dòng)化、協(xié)同化。

        現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)布局和局所設(shè)置由PSTN時(shí)代的技術(shù)特點(diǎn)所決定。依照業(yè)務(wù)類別建立各自的承載網(wǎng)。局房?jī)?nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多，導(dǎo)致占空間、高能耗、低效率，所以未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集約化。合并局所，減少局所數(shù)量，并發(fā)展融合型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，采用池組化組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量光纖接入。

        寬帶傳送代表100G時(shí)代到來(lái)，超寬帶傳送代表400G/1T高速光通信。從2010年ITU-T SG15出現(xiàn)第一篇OTU5（400G）文稿以來(lái)，400G/1T技術(shù)演進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。IEEE側(cè)重客戶和線路側(cè)光接口的定義，其對(duì)400G或者1T以太網(wǎng)速率選擇直接決定OTN未來(lái)的研究走向，目前偏向選擇400G速率；而OIF關(guān)注的方向包括DWDM傳輸層、以太網(wǎng)客戶側(cè)、OTN和光交換、網(wǎng)絡(luò)管理、控制平面等；ITU-T是目前主要進(jìn)行400G/1T OTN架構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)和復(fù)用映射等方面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其OTU固定顆粒和靈活顆粒是目前討論的熱點(diǎn)，2012年啟動(dòng)B100G項(xiàng)目，拉開了400G/1T研究的序幕；CCSA在2012年完成了《400G/400GE承載和傳輸技術(shù)研究》報(bào)告，正式啟動(dòng)了國(guó)內(nèi)400G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研究。

分組傳送網(wǎng)的全面部署

        據(jù)唐博士介紹中國(guó)聯(lián)通分組傳送網(wǎng)部署情況，中國(guó)聯(lián)通在2012年和2013年分別進(jìn)行了兩次分組傳送網(wǎng)建設(shè)工程，范圍涉及全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)，基本上覆蓋了全部本地網(wǎng)。一期工程涉及100多個(gè)大中型地市，迄今已經(jīng)基本完成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。分組傳送網(wǎng)部署將滿足現(xiàn)階段HSPA+和未來(lái)LTE發(fā)展要求。

        光與IP的協(xié)同組網(wǎng)是指，在光傳送層引入分組OTN設(shè)備，用以識(shí)別IP層的標(biāo)簽，旁路部分IP層核心路由器的轉(zhuǎn)發(fā)流量，降低核心路由器的轉(zhuǎn)發(fā)壓力，節(jié)約核心路由器的端口。

        靈活柵格是指，向彈性光網(wǎng)絡(luò)的邁進(jìn)。其特點(diǎn)就是：信道間隔不受傳統(tǒng)DWDM固定柵格約束、信道中心頻率和頻寬可調(diào)諧和靈活控制、頻譜按需分配，頻譜效率高、根據(jù)傳輸距離選擇調(diào)制格式并分配相應(yīng)頻寬和ITU-T G.694.1v2定義了靈活柵格（Flexible DWDM grid）。

        光傳送網(wǎng)的智能控制的智能控制層協(xié)議，主要是基于GMPLS控制協(xié)議、基于PCE協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)統(tǒng)一控制與優(yōu)化、基于OpenFlow系列協(xié)議及其擴(kuò)展協(xié)議。

        SDN是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，旨在將網(wǎng)絡(luò)的控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，并對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)可編程化控制。其解耦的優(yōu)勢(shì)在于，控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離（控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備可以專注轉(zhuǎn)發(fā)而更簡(jiǎn)單，控制平面具有靈活性和創(chuàng)新性）；集約優(yōu)勢(shì)在于，集中控制（控制的集中化可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理，提高業(yè)務(wù)配置速度，并有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速升級(jí)和創(chuàng)新）；開放性在于，開放的API（通過(guò)開放的API，提供可編程的客戶定制化的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)）。

        一個(gè)具有代表性的SDN應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心廣域聯(lián)網(wǎng)的案例就是谷歌的例子。它能夠提高帶寬利用率，提高鏈路的可用性，降低網(wǎng)絡(luò)成本，簡(jiǎn)化運(yùn)維難度，并提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。

        基于SDN的分組移動(dòng)回傳網(wǎng)虛擬化技術(shù)可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，降低業(yè)務(wù)發(fā)放難度，提高網(wǎng)絡(luò)利用率，以較低的成本滿足未來(lái)發(fā)展的需求。接入層設(shè)備的虛擬化，能夠使配置簡(jiǎn)化，大大降低了設(shè)備的運(yùn)維難度，并增強(qiáng)組網(wǎng)的靈活性，靈活適配多種接入網(wǎng)的組網(wǎng)方案，還具有故障自愈能力，使得接入網(wǎng)虛擬化具有故障自愈、自定位的能力。

        全網(wǎng)設(shè)備虛擬化采用統(tǒng)一控制，全網(wǎng)從邏輯上虛擬成一臺(tái)設(shè)備，控制面集中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制管理。并采用資源協(xié)作的方式，從全網(wǎng)角度建立全局優(yōu)化路徑，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)一疏導(dǎo)優(yōu)化。

        軟件定義光傳送網(wǎng)（SD-OTN）是指，利用可編程傳送控制器實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)可編程化以及資源虛擬化，從而為不同應(yīng)用提供高效、靈活、開放的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。需要靈活可變的光、電功能模塊，可編程的光系統(tǒng)，支持OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)控制接口，提供開放API。光傳送網(wǎng)控制器，是網(wǎng)絡(luò)的控制中心，負(fù)責(zé)控制、高度和管理，并且提供軟件編程能力。