云架構(gòu)和云業(yè)務(wù)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的影響

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見，在未來幾年，運(yùn)營商會通過SDN技術(shù)讓其城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)承載云業(yè)務(wù)，因此需要一個多層的SDN架構(gòu)來優(yōu)化路由網(wǎng)絡(luò)和傳輸能力，從而增加城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的靈活性、擴(kuò)展性與效率。

傳送網(wǎng)正在因“云”而變

允許應(yīng)用按需使用IT計(jì)算和存儲能力，云計(jì)算已經(jīng)徹底改變了人們設(shè)計(jì)和運(yùn)營數(shù)據(jù)中心(IDC)的模式。SDN技術(shù)將這一按需使用的概念引入到網(wǎng)絡(luò)中：允許應(yīng)用像使用虛擬計(jì)算和存儲能力一樣消耗網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。當(dāng)云計(jì)算技術(shù)跨越城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)擴(kuò)展到多個數(shù)據(jù)中心時，基于分布式云架構(gòu)的新式應(yīng)用需要運(yùn)營商采用SDN技術(shù)來升級網(wǎng)絡(luò)。

整個通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始了向SDN演進(jìn)的步伐，相應(yīng)的技術(shù)建議包括網(wǎng)絡(luò)抽象化以及通過OpenFlow協(xié)議把私有的數(shù)據(jù)和傳輸層面能力開放給外部控制等。雖然這個起點(diǎn)不錯，但是運(yùn)營商需要一個更加拓展的SDN架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)更大的價值，這個架構(gòu)需要跨越多個層面(包括光層、電層、以太網(wǎng)層、IP層和IP VPN業(yè)務(wù)層)部署并改變拓?fù)?、傳輸資源和物理掣肘信息的相互關(guān)聯(lián)。只有多層的SDN架構(gòu)才有全網(wǎng)視圖和統(tǒng)一控制能力，實(shí)現(xiàn)SDN的美好愿景——增加城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的靈活性、擴(kuò)展性與效率。

為何在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中部署SDN?

在傳統(tǒng)的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的部署一般通過復(fù)雜的IT/OSS系統(tǒng)使用低層不同廠商的API來實(shí)施，并經(jīng)由命令行界面或腳本文件進(jìn)行人工配置，這要花費(fèi)幾天甚至幾周時間。而現(xiàn)在，分布式云架構(gòu)的出現(xiàn)必將對這一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式產(chǎn)生巨大的影響。比如，一旦基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)施投入使用，企業(yè)用戶要求城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的傳輸業(yè)務(wù)要像數(shù)據(jù)中心一樣在幾秒鐘內(nèi)動態(tài)建立與刪除。這就要求運(yùn)營商能夠保證快速按需提供滿足延遲、抖動和帶寬要求的傳輸業(yè)務(wù)。為此，需要摒棄耗時的手工業(yè)務(wù)部署模式，并以標(biāo)準(zhǔn)化的高層APIs來抽象化網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量模式開始變得更加動態(tài)后，原來動輒幾個月的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期將不再適用。為了保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的QoS，運(yùn)營商需要更加頻繁地重新審視網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配和進(jìn)行流量工程決定。

值得一提的是，在把網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)要求映射到傳輸資源時，運(yùn)營商需要進(jìn)行實(shí)時網(wǎng)絡(luò)分析，從而既能夠選擇滿足客戶的SLA(服務(wù)等級協(xié)議)要求，也能夠保證傳輸資源以最經(jīng)濟(jì)的方式使用。為了協(xié)助實(shí)時路由選擇和計(jì)算，運(yùn)營商需要具備實(shí)時全網(wǎng)視圖的能力和按需部署傳輸資源的能力，而這些多層全網(wǎng)視圖和控制能力在今天卻由于種種原因而不能實(shí)現(xiàn)。

為云業(yè)務(wù)而優(yōu)化的傳送網(wǎng)

為了承載云業(yè)務(wù)，運(yùn)營商需要一個多層的SDN架構(gòu)來把網(wǎng)絡(luò)劃分成兩個主要構(gòu)件：網(wǎng)絡(luò)虛擬化自動化構(gòu)件以及可編程的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

上海貝爾認(rèn)為可編程傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件的主要功能是提供高可靠和高性能的傳輸資源，包括跨越光層、電層、以太網(wǎng)層、IP層和IP業(yè)務(wù)層，并具備以下特點(diǎn)：一、專用NPUs和光傳輸器件提供從1層到3層最經(jīng)濟(jì)的梳理、交換和轉(zhuǎn)發(fā)能力;二、業(yè)界證明的分布式控制協(xié)議嵌入到網(wǎng)絡(luò)硬件中保證網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和保護(hù)性;三、開放式南向API接口(比如OpenFlow、NetConf、SNMP、RADIUS和DIAMETER)允許基于標(biāo)準(zhǔn)接口的應(yīng)用與SDN控制器監(jiān)測及控制任意層面不同廠商的網(wǎng)絡(luò)資源;四、新的網(wǎng)絡(luò)能力，比如分段路由，可以通過離線路由計(jì)算支持新式的云業(yè)務(wù)。

面向云時代，網(wǎng)絡(luò)虛擬化和自動化構(gòu)件須為應(yīng)用提供高層抽象化的網(wǎng)絡(luò)視圖，并且具有實(shí)時全網(wǎng)視圖和控制能力。同時，這兩個構(gòu)件能夠在普通的CPU平臺上以最低的成本實(shí)現(xiàn)最大限度的擴(kuò)展：首先，SDN控制器被用來在一個或多個網(wǎng)絡(luò)層面配置網(wǎng)元;其次，策略驅(qū)動的業(yè)務(wù)部署允許網(wǎng)絡(luò)任務(wù)和業(yè)務(wù)被定義成策略，這樣網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可以更加快速和更大規(guī)模部署;最后，策略可以把許多低層的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)集成為高層的網(wǎng)絡(luò)功能，從而把不同廠商傳輸?shù)膹?fù)雜性隱藏起來。通過網(wǎng)絡(luò)抽象化，運(yùn)營商能夠?qū)崿F(xiàn)更快的創(chuàng)新和更好的競爭。另外，資源管理和控制包括資源管理器、ALTO和PCE。

SDN助力新業(yè)務(wù)模式拓展

SDN技術(shù)的引入完全是出于經(jīng)濟(jì)性的考慮。在進(jìn)行任何投資決策前，運(yùn)營商需要驗(yàn)證SDN能夠帶來新的業(yè)務(wù)增加點(diǎn)，提升效率和靈活性，降低CAPEX和OPEX等。正如下面幾個應(yīng)用案例所述，SDN能夠加速云業(yè)務(wù)部署并支持新的業(yè)務(wù)模式，而這一切的實(shí)現(xiàn)都不會對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的運(yùn)營產(chǎn)生影響。

案例1：按需的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務(wù)

問題：客戶需要他們的網(wǎng)絡(luò)和帶寬服務(wù)根據(jù)數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)的移動而動態(tài)調(diào)整。在遵守現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)策略和安全策略的同時，需要動態(tài)支持網(wǎng)絡(luò)流量形態(tài)的變化，比如夜晚的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)突發(fā)。

解決方案：允許客戶可以動態(tài)管理數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。這種新的業(yè)務(wù)模式允許客戶重新分配數(shù)據(jù)中心之間已經(jīng)購買的帶寬，或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量形態(tài)的變化提供按需的額外帶寬。這種新的業(yè)務(wù)模式也允許客戶定義具體的業(yè)務(wù)要求，比如帶寬、時間和網(wǎng)絡(luò)連接的時間長度。

SDN的作用：這種類型的新業(yè)務(wù)可以通過基于策略的抽象框架快速定義?？蛻舻男枨罂梢员挥成涞綐I(yè)務(wù)策略中，然后被某種形式的事件激發(fā)，比如當(dāng)負(fù)責(zé)備份的虛擬機(jī)被創(chuàng)建時。之后基于策略的業(yè)務(wù)部署框架開始自動調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源，比如增加光業(yè)務(wù)ODU顆粒的大小，并在需求消失時將傳輸業(yè)務(wù)關(guān)閉。資源管理器通過管理帶寬來保證傳輸業(yè)務(wù)沒有過度使用。

案例2：按需的業(yè)務(wù)鏈創(chuàng)建

問題：包括IT和網(wǎng)絡(luò)連接在內(nèi)的端到端的云業(yè)務(wù)經(jīng)常分布在多個不同的數(shù)據(jù)中心，這使得把端到端的云業(yè)務(wù)集成在一起提供給遠(yuǎn)程用戶變得非常困難。因?yàn)樾枰斯じ淖兟酚桑@樣的業(yè)務(wù)實(shí)施會占用幾周的時間。

解決方案：通過為每一業(yè)務(wù)組合動態(tài)創(chuàng)建業(yè)務(wù)連鎖來加速高級業(yè)務(wù)部署并降低運(yùn)營成本。

SDN的作用：PCE可以用來在虛擬機(jī)中間計(jì)算出最優(yōu)化的路由將網(wǎng)絡(luò)連接集成在一起，從而取消耗時的手工路由編輯工作。在這一過程中，可以使用網(wǎng)絡(luò)策略來把每個用戶映射到為他們優(yōu)化的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)業(yè)務(wù)鏈中。業(yè)務(wù)鏈的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔槐４嬖赟DN的資源管理器中而不是傳輸設(shè)備中，這樣可以避免因?yàn)閭鬏斣O(shè)備需要大量的CPU資源而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)硬件升級。

案例3：動態(tài)路由選擇和流量定向

問題：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商與云業(yè)務(wù)提供商在決定怎樣定義流量和部署IT資源時必須考慮中間傳輸網(wǎng)絡(luò)的情況。這一信息可以用來幫助一組特定的用戶決定使用網(wǎng)絡(luò)中哪一個視頻緩存資源、虛擬機(jī)應(yīng)該使用哪一個數(shù)據(jù)中心，或者在本地資源用盡時發(fā)現(xiàn)哪一個公共的視頻緩存器或數(shù)據(jù)中心可以提供額外的資源。

解決方案：允許用戶對兩個連接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的連接要求作出聲明，比如延遲、抖動和帶寬。然后提供一種辦法來實(shí)時衡量并滿足這種網(wǎng)絡(luò)屬性的路徑和業(yè)務(wù)。

SDN的作用：多層網(wǎng)絡(luò)分析允許ALTO發(fā)揮最大的作用。比如從光傳輸的角度看，兩連接點(diǎn)之間一條直接的光通道也許是最好的選擇。然而，在IP層面看來，經(jīng)過一個中間節(jié)點(diǎn)的路徑可能更好，因?yàn)樗梢栽跐M足延遲需要的情況下提供更多的帶寬。對等點(diǎn)的堵塞和成本數(shù)據(jù)可以被用來決定哪一個對等點(diǎn)最適合于連接到公共的數(shù)據(jù)中心或者視頻緩存。這些映射關(guān)系可以在傳輸層面自動部署，或者傳遞給內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)或云協(xié)同層面(Cloud Orchestration)。

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云計(jì)算和云業(yè)務(wù)的出現(xiàn)正在改變運(yùn)營商的建網(wǎng)模式。SDN開始只是被用來虛擬化和自動化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在也開始被用在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中優(yōu)化云承載。雖然一些關(guān)于通過OpenFlow來抽象傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作已經(jīng)開始，但是這并不是完整的SDN解決方案。只有跨越多層(L0~L3)的SDN構(gòu)架才有全網(wǎng)視圖和統(tǒng)一控制能力，才能增加云時代城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的靈活性、擴(kuò)展性和效率。