基于SDN架构的云网专线智能调度_卢慧娇.pdf

2022年第46卷第12期138通 信 电 声通 信 电 声ommunication ElectroacousticsC文献引用格式：卢慧娇.基于 SDN 架构的云网专线智能调度 J.电声技术，2022，46（12）：138-141.LU H J.Intelligent scheduling of cloud network private-line service based on SDN architectureJ.Audio Engineering，2022，46（12）：138-141.中图分类号：TP311 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.12.034基于 SDN 架构的云网专线智能调度卢慧娇（中国移动福建有限公司厦门分公司，福建 厦门 361008）摘要：互联网和 IT 化的发展，给运营商带来了前所未有的机遇和挑战。通信网和 IT 化技术融合，有助于解决新业务发展面临的问题。为此，分析现阶段云网专线业务调度方式存在业务部署周期较长的情况，提出传输网引入软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork，SDN）架构的方案，通过新旧调度模式的对比说明软件定义的分组传送网（SoftwareDefinedPacketTransportNetwork，SPTN）智能调度为云网专线的建设和维护带来的效率提升。关键词：软件定义网络（SDN）；软件定义的分组传送网（SPTN）；云网专线；传输网Intelligent Scheduling of Cloud Network Private-Line Service Based on SDN ArchitectureLU Huijiao(China Mobile Fujian Co.,Ltd.,Xiamen Branch,Fujian 361008,China)Abstract:The development of Internet and IT technology brings unprecedented opportunities and challenges to telecom operators.The integration of communication network and IT technology helps to solve the problems faced by new business development.Firstly,the scheduling of cloud network private-line service currently was analyzed.It shows that the completion time of service was longer than expected.Then,the scheme of introducing Software Defined Network(SDN)architecture into transport network was put forward.Finally,through the schemes comparison,it shows that intelligent scheduling based on Software Defined Packet Transport Network(SPTN)brings significant improvement in construction and maintenance of cloud network private-line service.Keywords:Software Defined Network(SDN);Software Defined Packet Transport Network(SPTN);cloud network private-line service;transport network0 引 言“云”就像水电、公路一样，成为支撑智能社会和城市发展的基础设施。近年来，云服务进入快速增长期。当前阿里巴巴、微软等互联网企业已瓜分中小企业市场1。而政府、制造业、医疗金融等垂直行业则是未来云服务市场的主攻方向。上述行业入云有别于中小企业，一方面对入云通道的品质要求较高，要求零中断、硬隔离、低时延；另一方面对售价相对不敏感。因此，高质量的入云通道是运营商有别于互联网公司的最大优势2。入云通道是“云网”中“网”的部分，常见的载体有互联网管道、电信级传输网等。其中，电信级传输网具备确定带宽、时延保障，是当前质量最高的入云通道。探索电信级传输网作为入云通道时，如何降低建维成本、提高调度效率，将是云网时代的一项重要研究工作。1 云网专线调度现状及需求在电信运营商网络，入云通道通常以“专线”的形式开通，称为“云网专线”，属于高价值专线。由于分组传送网（Packet Transport Network，PTN）网络具备电信级传输网的端到端组网能力、50 ms业务保护倒换机制、完善的操作与维护（Operations and Maintenance，OAM）体 系3，又 能 提 供 更 加适合于 IP 业务特性的弹性传输管道和服务质量作者简介：卢慧娇（1981），女，硕士，工程师，研究方向为光传输网规划优化和维护。2022年第46卷第12期139Communication ElectroacousticS通 信 电 声通 信 电 声（Quality of Service，QoS）保证，因此当前中国移动高价值专线主要使用 PTN 网络承载。在专线开通过程中，PTN 网络资源调度是最重要的一个环节，但长期以来调度效率不高，距离用户对入云专线开通时长的期望有较大差距。影响网络资源调度的因素主要有三个。一是设备厂家多，缺乏统一管理；二是需跨域协调，进行分段配置；三是流程烦琐，影响建设效率。针对以上影响因素的改进方案，是解决专线调度问题、提高开通效率的关键。整体解决思路是研究、开发统一的综合调度系统，具备多厂家设备的统一管理和呈现、端到端的业务智能配置和路由保护功能，再进一步探索专线“一键开通”的实现。2 基于 SDN 技术的智能调度方案为保护现有设备投资，实现平滑演进，项目方案是对传统“管理平面+转发平面”的 PTN 网络进行升级改造，引入基于软件定义网络（Software Defined Network，SDN）技术的控制平面，加入受理协同、资源运维功能的应用平面4。新的系统称为软件定义的分组传送网（Software Defined Packet Transport Network，SPTN）系统。2.1 SPTN 系统整体架构SPTN 系统架构如图 1 所示，包含转发平面、控制平面以及应用平面。用户业务受理系统基础资源管理S-Controller厂家 A 专用D-ControllerQx/SNMP标准南向接口厂家 C 小型化 PTN厂家 A 城域 PTN厂家 B 城域 PTN厂家 D 小型化 PTN厂家 B 专用D-Controller通用D-Controller应用平面控制平面转发平面业务开通中心（业务编排）Restconf、Restful 接口装维 App图 1 SPTN 系统整体架构转发平面为现有 PTN 网络以及接入侧的小型化 PTN 设备，承载各类业务，提供控制和网络管理信息的传送，提供信息传输过程中的 OAM 和保护恢复功能5。控制器是部署在转发平面之外的软件框架和部件，对转发平面硬件进行控制，并向上层应用提供服务。控制平面采用层次化控制架构，由域控制器（Domain Controller，DC）和超级控制器（Super Controller，SC）实现。DC 通过南向接口控制转发平面的设备。每个控制域内至少部署一套 DC，在控制器中管理网络资源并基于客户需求进行网络虚拟化，实现对本域业务进行编排和配置下发，提供北向接口由 SC 调用。SC 是 SPTN 架构中的核心，位于 DC 之上，用于域间业务的控制和协调，通过开放的北向接口应用支持 SPTN 网络的应用场景，负责端到端业务的管理和下发，并且负责跨控制域业务的路径计算，完成全网的资源协调和业务调度。控制器之上还有应用平面，包括 App Client层以及 App Server 层。应用分为面向运营商 App以及面向客户 App，每种应用可以开发多种 App Client。App 具有良好的扩展性，支持各种应用的灵活部署。应用平面 App Server 调用控制平面提供的业务、网络控制功能，并通过 App Client 展现给用户。控制平面提供不同层次的业务、网络功能包装和抽象，对于不同类别的用户，应用平面呈现不同的内容。DC 的软硬件通常由 PTN 厂家完成开发和提供，常见的有包含 DC 功能模块的传输网管，以及外置独立于传输网管的 DC 服务器两类。SC 由于是上层的跨域控制器，不再局限于 PTN 设备厂家，通常由第三方系统开发商来完成。对于末端业务接入侧的小型化 PTN 设备，由于其硬件结构简单，涉及厂家较多，有快速部署的需求，因此要求分域应不受厂家限制，由第三方开发 DC，按照规划来实现不同厂家混合划域。2.2 新形态的业务开通方案参照现网网络架构，本项目搭建了包含多个厂家设备的 SPTN 网络，新部署多厂家 DC 和第三方开发 SC，利用现网型号的华为、中兴、烽火 PTN 设备模拟省干和两侧的城域传输网，接入侧下挂多厂家小型化PTN设备。针对SPTN网络，重新定义“点到点 PTN 数据专线”和“上云 PTN 数据专线”两类业务自动开通流程，如图 2 所示。对于“点到点 PTN 数据专线”，业务受理完毕后，由服开系统生成一条业务编号。业务编号经业务编排器发给社区经理装维 App 和 SC。社区经理2022年第46卷第12期140通 信 电 声通 信 电 声ommunication ElectroacousticsC按组网规则调通 A-Z 端用户侧 CPE 光路并在 CPE上“输入”业务编号，DC 自动发现新上线的 CPE并根据其附带的业务编号向 SC 申请配置下发指令，SC 根据业务编号在 A-Z 端间自动寻路并向途经的各个网元下发数据配置指令。业务下发成功后，SC 和业务开通中心逐级向上报竣工。对于“上云 PTN 数据专线”，由局数据管理平台和 SC 分别维护 BRAS 与 PTN 的对接关系。业务受理完毕后，由服开系统生成一条业务编号，业务编号经业务编排器发给社区经理装维 App 和 SC。社区经理按组网规则调通 A 端用户侧 CPE 光路并在 CPE 上输入业务编号，DC 自动发现新上线的CPE 并根据其附带的业务编号向 SC 申请配置下发指令，SC 根据业务编号以及自身维护的 PTN-BRAS对接表，按路由规则，自动选择一台接入 BRAS 的PTN 作为 Z 端，进而再自动在 A-Z 端间寻路并向途径的各个网元下发数据配置指令。业务下发成功后SC 向上层报竣，并告知与 BRAS 对接的 PTN 信息。编排器将业务编号和 SC 反馈的 PTN 信息发给局数据管理平台，局数据管理平台根据其维护的 PTN-BRAS 对接表向 CMNet 相关网元下发配置指令。为了实现上述规划的自动开通流程，本项目在设备厂家提供 DC 北向接口的基础上，新部署 SC，自主设计开发 SPTN 高端数据专线自动开通的全套功能点，包括跨域拓扑管理、接入设备自动发现、多域业务操作、路由和保护以及自动下发等。全部项目均测试通过，达到预期目标。3 SPTN 智能调度应用成效以省内跨地PTN专线为例进行计算，分析成效。若采用传统专线开通方式，前期末端线路施工和设备安装一般需要 4 天；电路调度环节涉及本地城域电路、省干网电路、对端城域电路三个段落，每个段落资源的系统调度、网络数据配置同步进行，共需要至少 3 天；系统联调至少需要 2 天。合计需要 9天时间，由 8 名维护人员参与工作。通过 SPT