蔡力群

摘要：主要研究了基于ONOS架構(gòu)的SDN統(tǒng)一控制器的產(chǎn)生及組成架構(gòu)。并以傳送以太業(yè)務(wù)專線發(fā)放為例具體說(shuō)明了ONOS開源控制平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。從ONOS的優(yōu)質(zhì)特質(zhì)出發(fā)，闡述了ONOS適用于運(yùn)營(yíng)商對(duì)開源控制器的要求，其具有高擴(kuò)展、高性能、高實(shí)時(shí)、高可靠特性。使運(yùn)營(yíng)商可以靈活的進(jìn)行業(yè)務(wù)協(xié)同和低成本的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：ONOS架構(gòu)；ONOS統(tǒng)一控制器；AC-T集中控制器

中圖分類號(hào)：TN915.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）30-0102-02

0引言

在運(yùn)營(yíng)商面臨網(wǎng)絡(luò)流量呈指數(shù)增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)乏力的情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改造日益迫切，隨著SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的引入，開源控制器平臺(tái)的開發(fā)，促進(jìn)了以O(shè)NOS為代表的一系列統(tǒng)一控制器的研發(fā)，為運(yùn)營(yíng)商提供了一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新思維、新技術(shù)。

1產(chǎn)生背景

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商面臨網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型，在面向新技術(shù)（5G），新網(wǎng)絡(luò)New Network（SDN/NFV，CLOUD）新生態(tài)New Ecosystem（Open Sourse，Open Colibaoration）三個(gè)方面展開相關(guān)工作，著力構(gòu)建數(shù)字化服務(wù)的新能力。推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從以“語(yǔ)音和數(shù)據(jù)為核心”轉(zhuǎn)向“以內(nèi)容和流量為核心”，從而引入SDN，NFV兩項(xiàng)核心技術(shù)，構(gòu)建新型的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化、云化：構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)靈活、實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)能力的開放。在新網(wǎng)絡(luò)方面，推進(jìn)SDN，NFV等技術(shù)商用研究，成為迫在眉睫的問(wèn)題。

ONOS產(chǎn)生：SDN領(lǐng)域的開山鼻祖是ONOS，由美國(guó)創(chuàng)始于2011年，ONOS生態(tài)系統(tǒng)主要由包括SDN創(chuàng)立者組成的ON.Lab以及全球領(lǐng)先網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)通信廠商組成。ONOS控制器是由名為開放網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室（ON Lab）的非盈利性組織打造的基于ONOS的一款開源的商用控制器，旨在為服務(wù)提供商用和企業(yè)骨干網(wǎng)提供高可用性、可橫向擴(kuò)展及高性能的網(wǎng)絡(luò)需求。

ONOS統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)元模型奠定了第三方SDN應(yīng)用程序互通的基礎(chǔ)，ONOS北向接口的標(biāo)準(zhǔn)化可以幫助運(yùn)營(yíng)商集成大量第三方的SDN應(yīng)用，其統(tǒng)一的南向API接口可以幫助運(yùn)營(yíng)商引入第三方設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，避免廠家鎖定。多種南北向協(xié)議，既支持現(xiàn)有設(shè)備，也支持未來(lái)通用設(shè)備，既保護(hù)現(xiàn)有投資，又確保架構(gòu)面向未來(lái)。

2 ONOS架構(gòu)簡(jiǎn)介

ONOS的系統(tǒng)層次劃分如圖1所示。

ONOS的系統(tǒng)層次分為：①和網(wǎng)元打交道的協(xié)議層和適配層：②協(xié)議不感知的ONOS Core層來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和資源；③應(yīng)用層消費(fèi)Core層提供的統(tǒng)一的北向接口；④ONOS子系統(tǒng)：包含組件和服務(wù)，組件特性：模塊化、開放、抽象、簡(jiǎn)單；⑤ONOS集群具有4點(diǎn)集群設(shè)計(jì)特性：分布式、對(duì)稱性、容錯(cuò)與彈性擴(kuò)展、位置透明；⑥ONOS核心特質(zhì)：分布式內(nèi)核：支持集群/分布式存儲(chǔ)，性能可靠性高，可擴(kuò)展至性好。

網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一建模：SDN抽象資源管理“微內(nèi)核”，解耦A(yù)PP和南向協(xié)議，統(tǒng)一資源管控并更好滿足APP互操作性：南北向模型開源：有利于形成事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，更好地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

3以O(shè)NOS為基礎(chǔ)的統(tǒng)一控制器架構(gòu)（圖2）

總體采用分布式框架中間是網(wǎng)絡(luò)Core。左半部分是系統(tǒng)框架包括分布式通信、分布式鎖、分布式DB。模型驅(qū)動(dòng)框架。還有YANG TOOLS.通過(guò)IT生態(tài)獲取。右半部分是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模型，用ONOS Core代碼。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞?wù)包括資源管理、設(shè)備管理和隧道管理。形成網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

ONOS統(tǒng)一控制器的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)：統(tǒng)一、基于統(tǒng)一控制器平臺(tái)，覆蓋E2E全網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，功能和產(chǎn)品可以靈活組合與部署：開放ONSO-based，ODL-friendly：無(wú)縫對(duì)接ONOS/ODL兼容的北向用于和南向轉(zhuǎn)發(fā)器：高性能/擴(kuò)展性基于云化分布式架構(gòu)，支持控制器聯(lián)盟分層部署，強(qiáng)力支撐網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和處理性能提升：高可靠、通過(guò)多層次機(jī)制保證高可靠性，支持集群可靠和異地災(zāi)備。

4傳送網(wǎng)SDN（T—SDN）解決方案

4.1產(chǎn)生原因 隨著網(wǎng)絡(luò)流量的指數(shù)增長(zhǎng)，傳送網(wǎng)絡(luò)面臨越來(lái)越大的挑戰(zhàn)，主要包含：①網(wǎng)絡(luò)中各功能部件是離散離線的，立足于解決單點(diǎn)問(wèn)題，在實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性上不足，數(shù)據(jù)互通困難重重；②網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大，全網(wǎng)管理復(fù)雜，設(shè)備成本高，升級(jí)困難，維護(hù)成本高；③不同廠商的傳送網(wǎng)絡(luò)之間、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和傳送網(wǎng)絡(luò)之間難以協(xié)同，業(yè)務(wù)端到端管理和維護(hù)復(fù)雜；④多層網(wǎng)絡(luò)無(wú)法統(tǒng)一控制，多層業(yè)務(wù)無(wú)法靈活調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差。

4.2傳送網(wǎng)SDN（T-SDN）解決方案為解決以上問(wèn)題，推出了傳送網(wǎng)SDN（T-SDN）解決方案，通過(guò)引入集中式的網(wǎng)絡(luò)控制，構(gòu)建一個(gè)更加開放、靈活、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。T-SDN系統(tǒng)相對(duì)于原有分布式控制傳送網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

①自動(dòng)化。AC-T集中控制器統(tǒng)一控制，各工具/軟件全部有機(jī)連接，數(shù)據(jù)共享，互通性好，擴(kuò)展性好，可實(shí)時(shí)在線解決網(wǎng)絡(luò)的各類問(wèn)題。②虛擬化。通過(guò)對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行虛擬化抽象，統(tǒng)一管理，降低設(shè)備成本。支持一鍵式升級(jí)，降低維護(hù)成本。③協(xié)同。通過(guò)不同傳送網(wǎng)絡(luò)之間，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和傳送網(wǎng)絡(luò)的控制器進(jìn)行協(xié)同，實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)自動(dòng)化控制和資源優(yōu)化。④彈性。多層次自協(xié)商，對(duì)不同層業(yè)務(wù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性。⑤開放。提供標(biāo)準(zhǔn)的北向接口，能夠快速提供OSS集成或支持用哪個(gè)好開放第三方自動(dòng)化服務(wù)組件。

整體架構(gòu)采用AC-T集中控制器完成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，多域管理等功能，快速滿足客戶靈活多變的各種需求。如圖3所示T-SDN解決方案架構(gòu)。

4.3 T-SDN架構(gòu) 整個(gè)T-SDN解決方案架構(gòu)由下至上可劃分為三個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理和控制。

4.3.1物理設(shè)備 層在傳送網(wǎng)絡(luò)，物理設(shè)備層就是傳送網(wǎng)設(shè)備，負(fù)責(zé)向AC-T控制器提供網(wǎng)絡(luò)的基本信息并處理AC-T對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作請(qǐng)求。

4.3.2集中控制層 AC-T是解決方案的關(guān)鍵核心部分，其將越來(lái)越多的設(shè)備功能轉(zhuǎn)移到集中控制器，通過(guò)南向接口對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施集中式的監(jiān)控和控制，并由北向接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)抽象和定制化服務(wù)。

4.3.3 NMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和AC-T進(jìn)行基本的配置操作，包括通信接口、控制器主備等，其他領(lǐng)域控制器指的是其他類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的AC-T。例如數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，領(lǐng)域控制器為數(shù)據(jù)的AC-T。多域協(xié)同器負(fù)責(zé)多個(gè)相同或不同領(lǐng)域、設(shè)備廠商的AC-T的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)多個(gè)集中控制器間的通信，完成運(yùn)營(yíng)商對(duì)全網(wǎng)端到端的管理和控制。

4.3.4應(yīng)用層 一種基于集中控制器的應(yīng)用平臺(tái)，用戶可以通過(guò)可圖形化的應(yīng)用界面對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制和管理。并且，通過(guò)開放的北向接口，第三方廠商也可以基于該SDN平臺(tái)來(lái)開發(fā)豐富的應(yīng)用。分為一是設(shè)備廠商APP應(yīng)用為客戶提供定制化的服務(wù)，通過(guò)北向接口和AC-T交互。二是第三方APP應(yīng)用客戶可以通過(guò)自行開放獲取需要的服務(wù)，通過(guò)北向接口和AC-T交互。

T-SDN采用層次化控制器架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多域網(wǎng)絡(luò)的集中管控，通過(guò)先進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)調(diào)配，同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)API構(gòu)筑開放生態(tài)，致力于運(yùn)營(yíng)商打造一張面向未來(lái)云化的下一代傳送網(wǎng)絡(luò)，滿足企業(yè)到企業(yè)的專線、企業(yè)到云的專線、數(shù)據(jù)中心到數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，為運(yùn)營(yíng)商開源節(jié)流。傳送以太專線是采用彈性帶寬，基于AC-T控制器，用戶實(shí)現(xiàn)傳送以太專線業(yè)務(wù)帶寬靈活調(diào)整，并根據(jù)需求訂購(gòu)帶寬，同時(shí)可基于時(shí)延策略選擇最優(yōu)業(yè)務(wù)路徑。

5結(jié)束語(yǔ)

從運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型出發(fā)，闡述了運(yùn)營(yíng)商未來(lái)發(fā)展的是一張基于SDN/NFV cloud的網(wǎng)絡(luò)，在從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的寬帶接入，到超寬帶彈性管道，再到云應(yīng)用接入服務(wù)，促使SDN技術(shù)趨于ONOS控制器的統(tǒng)一，并說(shuō)明了ONOS統(tǒng)一控制器的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用，符合時(shí)代的開放合作，開源創(chuàng)新。從而開創(chuàng)了運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的新篇章。endprint