許 鵬，楊艷松，劉雪峰，張桂玉，李威偉（.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京 00048；.中國聯(lián)通智網(wǎng)創(chuàng)新中心，北京 00048）

0 引言

光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）是運(yùn)營商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，由于OTN 專線具備高帶寬、低時延、高安全、高私密性的優(yōu)勢，已經(jīng)成為黨政等客戶自組網(wǎng)及業(yè)務(wù)承載的首要選擇。隨著SDN（Software Defined Network）技術(shù)的成熟及大規(guī)模商用，傳統(tǒng)OTN 專線業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)開通時效性、跨域跨廠商端到端場景支持以及客戶定制化功能實現(xiàn)上的劣勢日益凸顯，究其根本原因，在于OTN 網(wǎng)絡(luò)及其管控系統(tǒng)獨(dú)立成域，互成壁壘，缺少跨域跨廠商的統(tǒng)一協(xié)同。

SD-OTN（Software Defined Optical Transport Network）協(xié)同器系統(tǒng)通過對ACTN（Abstraction and Control of Traffic Engineered Networks）和T-API（Transport API）接口協(xié)議的適配，建立統(tǒng)一的資源模型和業(yè)務(wù)模型，并提供標(biāo)準(zhǔn)的北向接口，實現(xiàn)多廠商控制系統(tǒng)統(tǒng)一編排，支持跨域跨廠商業(yè)務(wù)端到端自動開通，完成OTN網(wǎng)絡(luò)能力開放。

1 OTN網(wǎng)絡(luò)SDN化必要性分析

1.1 OTN專線業(yè)務(wù)開通痛點

OTN 專線業(yè)務(wù)是面向重點政企客戶推出的高ARUP（Average Revenue Per User）值優(yōu)質(zhì)專線產(chǎn)品，受限于網(wǎng)絡(luò)組織及管控技術(shù)等因素，長期以來均采用線下方式人工開通和維護(hù)，從業(yè)務(wù)開通到故障處理等多方面均存在缺陷，亟待優(yōu)化。

a）業(yè)務(wù)開通慢：單域業(yè)務(wù)（一干/省內(nèi)）采用網(wǎng)管獨(dú)立開通，最快2 周；跨域跨廠商業(yè)務(wù)，需一干和省內(nèi)配合協(xié)調(diào)，各自開通，最快1個月。

b）網(wǎng)絡(luò)資源不可視：缺少網(wǎng)絡(luò)資源實時上報和可視化工作，帶寬資源不足或者SLA 級別不滿足，導(dǎo)致業(yè)務(wù)無法開通的情況時有發(fā)生。

c）故障定界難：缺少業(yè)務(wù)級SLA 監(jiān)控手段，業(yè)務(wù)故障依賴客戶申報，被動排障，無法實現(xiàn)故障快速定位。

1.2 OTN網(wǎng)絡(luò)SDN化現(xiàn)狀

中國聯(lián)通近年啟動OTN 網(wǎng)絡(luò)SDN 化工作，受限于OTN 設(shè)備開放性不足，設(shè)備的控制系統(tǒng)由該設(shè)備廠商提供，支持單廠商域內(nèi)業(yè)務(wù)自動開通及資源管理。

目前OTN控制器北向接口標(biāo)準(zhǔn)主要包括ACTN和T-API，這2種標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)情況如下。

a）ACTN 由IETF 主導(dǎo)，其架構(gòu)滿足SDN 基本分層模型，從南至北分為轉(zhuǎn)發(fā)層、中間控制層、應(yīng)用層。對于ACTN控制器，底層設(shè)備為OTN物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，使用控制器完成控制配置?？刂破矫嬉詫哟慰刂品绞綄崿F(xiàn)全網(wǎng)拓?fù)渚S護(hù)、點信息收集、配置流表信息、全網(wǎng)路由等操作，同時提供面向應(yīng)用的北向開放接口，通過該接口下發(fā)至控制單元，自動完成路由轉(zhuǎn)發(fā)部署。應(yīng)用層主要為基于SDN 技術(shù)的應(yīng)用部署，通過網(wǎng)管系統(tǒng)等定制化管理應(yīng)用，減少控制和轉(zhuǎn)發(fā)層面交互邏輯，通過軟件API 編程方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速部署，如圖1 所示。

圖1 ACTN架構(gòu)圖

b）T-API 由ONF 主導(dǎo)，T-API 接口模型中，將單個物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點抽象為ETH 層、ODU 層、OCH 層3 層節(jié)點；每層節(jié)點上，NEP（Node Edge Point）對應(yīng)物理端口，以SIP 描述業(yè)務(wù)起始點及終點，設(shè)備廠商控制器具備抽象鏈路信息和SIP 信息能力。不同層之間通過層間鏈路連接，層內(nèi)節(jié)點通過層內(nèi)鏈路連接，與其他網(wǎng)絡(luò)域通過域間鏈路連接。每個抽象層內(nèi)節(jié)點上有若干NEP，每個NEP對應(yīng)若干個SIP。T-API隨著業(yè)務(wù)及應(yīng)用發(fā)展，已衍生為T-API 2.0 接口標(biāo)準(zhǔn)，采用模塊化的定義方式，相對于T-API 1.0，T-API 2.0 對象的覆蓋面和定義更加全面，支持更多業(yè)務(wù)控制及性能檢測，對光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到至關(guān)重要的擴(kuò)展作用。

目前華為和烽火控制系統(tǒng)北向接口遵循ACTN 標(biāo)準(zhǔn)，中興控制系統(tǒng)北向接口遵循T-API 2.0標(biāo)準(zhǔn)?？刂葡到y(tǒng)北向接口的不兼容使得跨廠商協(xié)同和統(tǒng)一編排客觀上無法實現(xiàn)，如圖2所示。

圖2 T-API架構(gòu)圖

2 多控制系統(tǒng)協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多協(xié)議適配技術(shù)架構(gòu)

多控制系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)同，需要在建立統(tǒng)一資源模型的基礎(chǔ)上，針對ACTN 和T-API 進(jìn)行YANG 模型適配，以實現(xiàn)不同配置功能的統(tǒng)一化，并保證各層級通信互不影響。通過增加獨(dú)立的協(xié)議棧實現(xiàn)與控制器層協(xié)議互通及訪問，并將ACTN 和T-API 的資源模型進(jìn)行抽象后，形成業(yè)務(wù)適配的業(yè)務(wù)抽象模型，各層級實現(xiàn)接口層次性、區(qū)域獨(dú)立性、層間獨(dú)立性，各抽象功能相互作用且通信互不影響，如圖3所示。

圖3 多協(xié)議適配統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)圖

2.2 統(tǒng)一資源模型創(chuàng)建

欲實現(xiàn)T-API 協(xié)議與ACTN 協(xié)議控制系統(tǒng)的同時納管，并且同時抽象出對于業(yè)務(wù)和運(yùn)維等有效的資源數(shù)據(jù)，就必須構(gòu)建一套統(tǒng)一的資源模型，從而使得上層應(yīng)用對協(xié)議與模型的差異零感知。在這之前，就必須充分了解ACTN 和T-API 模型之間的異同點，以及協(xié)同器需要的信息種類，包括資源類（網(wǎng)元、端口、鏈路、層級等）和業(yè)務(wù)類（創(chuàng)建、刪除、修改等）。

ACTN 標(biāo)準(zhǔn)對于資源類信息和業(yè)務(wù)類信息的定義有以下幾類。

a）資源類。RFC 8345 中的Ietf-Network 結(jié)構(gòu)中，將網(wǎng)絡(luò)分成了3層，分別是光層（Ietf-Wson-Topology）、電層（Ietf-Otn-Topology）、以太層（Ietf-Eth-Te-Topology），同時由于ACTN 參考了MPLS網(wǎng)絡(luò)的概念，所以同時存在一個MPLS層級（Ietf-Mpls-Tp-Topology）。

b）業(yè)務(wù)類。ACTN采用隧道（tunnel）方式，這一點和MPLS 網(wǎng)絡(luò)模型十分相似，將業(yè)務(wù)依賴于隧道之上，但這種表達(dá)方式在光網(wǎng)絡(luò)中，不可避免地造成了一些冗余。

T-API標(biāo)準(zhǔn)對于資源類信息和業(yè)務(wù)類信息的定義有以下幾類。

a）資源類。在ONF 發(fā)布的T-API 2.0 傳送網(wǎng)模型中，將模型分成了三大類。公共模塊（Common）、功能模塊（包括拓?fù)涔芾怼⑦B接服務(wù)、告警和通知服務(wù)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、路徑計算、OAM 等功能）和層協(xié)議擴(kuò)展模塊（ODU、ETH、Och等）。

b）業(yè)務(wù)類。T-API 模型將業(yè)務(wù)抽象為多個SIP 之間的網(wǎng)絡(luò)連接，對于SIP 之間的業(yè)務(wù)路由，采用NEP 的方式進(jìn)行互聯(lián)，同時將節(jié)點抽象成邏輯和物理的概念，模型相對比較復(fù)雜，但是擴(kuò)展性很高。

對二種標(biāo)準(zhǔn)深度分析并結(jié)合業(yè)務(wù)和功能需求，對所需資源信息進(jìn)行抽象并摒棄冗余和不需要的資源信息，形成統(tǒng)一業(yè)務(wù)資源模型URM（Unified Resource Model，URM），最終抽象出網(wǎng)絡(luò)（Network）、節(jié)點（Node）、端點（Endpoint）、鏈路（Link）概念，如圖4 所示。

圖4 統(tǒng)一資源模型抽取結(jié)構(gòu)圖

2.3 業(yè)務(wù)抽象及統(tǒng)一北向接口建立

從業(yè)務(wù)抽象的角度，需將ACTN 中隧道（Tunnel）中繼承的管道顆粒度Odu-Type，以及保護(hù)恢復(fù)屬性Protection、Restoration 與業(yè)務(wù)中的SLA 等級、TCM 層開銷、接入信號（Client-Signal）等進(jìn)行結(jié)合，與T-API 模型中的相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)保持一致。

從同一資源模型URM 中抽取業(yè)務(wù)中所需要的端點，以及業(yè)務(wù)所必須的SLA 等級、帶寬、光通道等級等參數(shù)。進(jìn)行適配后下發(fā)至2 種協(xié)議棧的控制器中，從而實現(xiàn)北向接口模型的一致，如圖5所示。

圖5 業(yè)務(wù)抽象及統(tǒng)一北向接口

a）業(yè)務(wù)控制層。協(xié)同器通過對業(yè)務(wù)需求和運(yùn)維需求分析，使用RestFul 接口風(fēng)格，制定出一套適應(yīng)于多種協(xié)議棧的簡便高效的接口模型。

b）資源建模層。通過從資源抽象層中抽象出的網(wǎng)、元、點、屬性這幾個維度的資源數(shù)據(jù)，屏蔽掉與設(shè)備和專業(yè)強(qiáng)相關(guān)的動態(tài)關(guān)聯(lián)參數(shù)，簡化2 種模型中的冗余部分，最終建模出一套統(tǒng)一的資源架構(gòu)體系。

例如在ACTN 模型中對鏈路進(jìn)行了有向性定義，但實際鏈路基本均為雙向，此時在ACTN 資源中，鏈路資源經(jīng)常出現(xiàn)冗余，而在T-API 模型中，并無方向概念，鏈路均為雙向互通。此時協(xié)同器在建模時，即可忽略ACTN 中的方向概念，簡化模型，減少冗余數(shù)據(jù)。而在T-API 模型中，由于擴(kuò)展性極高，對所有的NEP均可實現(xiàn)邏輯/物理分離，同時可以對不同層次的設(shè)備接入端點進(jìn)行NEP 抽象分離，從而使得同一種資源被多次重復(fù)創(chuàng)建。此時協(xié)同器在建模時，則通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，將這些資源進(jìn)行精簡，最終保留一個準(zhǔn)確的統(tǒng)一資源數(shù)據(jù)。

c）資源抽象層。此層中的數(shù)據(jù)，已經(jīng)初步弱化了2 個模型之間的差異，但是并沒有達(dá)到應(yīng)有的統(tǒng)一，此時通過抽象算法，即可將2個模型數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象、標(biāo)準(zhǔn)化，使得模型之間的差異進(jìn)一步縮小。

d）資源過濾/清洗。從2 個協(xié)議棧中采集到的數(shù)據(jù)，在此層進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾和清洗，將不需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡過濾，保留統(tǒng)一模型中關(guān)心的資源數(shù)據(jù)。

3 SD-OTN協(xié)同器自主研發(fā)及應(yīng)用

在對多控制系統(tǒng)進(jìn)行適配并建立統(tǒng)一資源模型和業(yè)務(wù)模型基礎(chǔ)上，中國聯(lián)通自主研發(fā)SD-OTN 協(xié)同器，目標(biāo)實現(xiàn)跨域跨廠商OTN專線業(yè)務(wù)的自動開通。

3.1 SD-OTN協(xié)同器系統(tǒng)架構(gòu)

中國聯(lián)通SD-OTN 協(xié)同器采用2級架構(gòu)，如圖6所示。

圖6 SD-OTN協(xié)同器及控制系統(tǒng)架構(gòu)

a）一級協(xié)同器作為集團(tuán)級協(xié)同器，對接一干OTN控制系統(tǒng)并納管，實現(xiàn)一干OTN 網(wǎng)絡(luò)資源采集、業(yè)務(wù)配置自動下發(fā)及業(yè)務(wù)性能上報；同時，完成跨省業(yè)務(wù)端到端路徑計算，實現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)自動開通，提供北向可編程的API能力。

b）二級協(xié)同器作為省級協(xié)同器，對接省內(nèi)OTN控制系統(tǒng)（包括CPE 管控平臺及采用ACTN/T-API 接口的各廠商控制系統(tǒng)）并納管，實現(xiàn)省內(nèi)OTN 網(wǎng)絡(luò)資源采集，完成單省內(nèi)跨廠家的路徑計算，實現(xiàn)省內(nèi)業(yè)務(wù)跨域段、省內(nèi)業(yè)務(wù)配置下發(fā)和省內(nèi)業(yè)務(wù)管理能力。

3.2 SD-OTN協(xié)同器功能架構(gòu)

SD-OTN 協(xié)同器目前采用企業(yè)級J2EE 標(biāo)準(zhǔn)的B/S架構(gòu)分層實現(xiàn)，同時也采用REST接口對外服務(wù)。

協(xié)同器系統(tǒng)共分為系統(tǒng)前端、業(yè)務(wù)編排層和網(wǎng)絡(luò)適配層3個層級，均采用Restful API對接。

a）系統(tǒng)前端。提供系統(tǒng)首頁，實現(xiàn)用戶注冊和登錄入口；實現(xiàn)域間啞資源管理，支持以鏈路首末端方式進(jìn)行鏈路創(chuàng)建、鏈路資源利用率統(tǒng)計、鏈路搜索及模糊查詢等功能；實現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端視圖展示，支持以業(yè)務(wù)名稱/業(yè)務(wù)編號查詢、端到端業(yè)務(wù)路徑全信息、業(yè)務(wù)保護(hù)倒換狀態(tài)、業(yè)務(wù)故障定界、時延查詢等功能。

b）業(yè)務(wù)編排層。實現(xiàn)信息鉆取、分層分域、鏈路呈現(xiàn)、網(wǎng)元查詢、工單拆分、流程控制、業(yè)務(wù)統(tǒng)計和查詢、域間路徑計算和系統(tǒng)監(jiān)控等功能。

c）網(wǎng)絡(luò)適配層。設(shè)置資源中心、業(yè)務(wù)中心、控制中心、保障中心和自管中心，實現(xiàn)多控制系統(tǒng)北向多協(xié)議適配、統(tǒng)一資源模型和業(yè)務(wù)模型建立、網(wǎng)絡(luò)資源采集、業(yè)務(wù)狀態(tài)執(zhí)行和管理、SLA保障等功能。

4 結(jié)束語

隨著OTN 專線業(yè)務(wù)需求的快速增長，光傳送網(wǎng)承載業(yè)務(wù)類型和能力都將面臨新的挑戰(zhàn)，更小顆粒度、更加靈活的業(yè)務(wù)配置模式都將是對運(yùn)營商服務(wù)能力的考驗。SD-OTN 協(xié)同器目前已實現(xiàn)基于ACTN 和TAPI 標(biāo)準(zhǔn)控制器的適配和管控，初步實現(xiàn)OTN 網(wǎng)絡(luò)能力開放，有力支持業(yè)務(wù)發(fā)展，面向上層服開系統(tǒng)以及新業(yè)務(wù)場景下進(jìn)一步的能力開放，將會是協(xié)同器系統(tǒng)演進(jìn)的重要方向。