1 中国联通本地综合承载网的发展现状
为了应对以移动业务和集客业务为代表的城域网业务逐步分组化、高速化的演进趋势，中国联通自2012年起在全国300多个本地网中大规模开展了本地综合承载网（UTN）建设。目前UTN网络主要定位于承载2G、3G以及LTE等移动回传业务，核心汇聚层主要定位于边缘流量的汇聚和转发，接入层位于网络边缘，用于提供灵活的业务接入。随着LTE的深入部署，UTN网络尤其是接入层网络的规模将会迅速膨胀。同时，随着MSTP网络的逐步退网，以政企大客户为代表的其他城域网业务也在不断往UTN网络上迁移，目前UTN网络的应用场景已经大大拓宽。这些变化都对现有UTN网络的运维管理、可用性、互通性提出了更高的挑战，需要引入新技术加以解决。
2 SD-UTN及其应用场景
对运营商而言，SDN的核心价值是将网络的控制与转发相分离，一方面根据转发能力要求迅速实现硬件的标准化以降低CAPEX，另一方面通过独立控制器能力提升与能力开放使网络更加智能化、精细化，从而降低OPEX。基于以上考虑，中国联通已联合多个合作伙伴，探索在UTN网络中引入SDN技术的路径和方式，并将其命名为SD-UTN（Software Defined UTN）。目前来看，网络对SD-UTN的需求主要有以下3点：
2.1 接入层简化运维
目前接入层UTN设备数量占到全网UTN数量的85%以上，随着Small Cell，集客接入等需求的引入，这一比例还将不断提高。目前UTN接入层设备普遍具有三层功能，因而海量设备的运维管理十分复杂。通过引入SDN技术，可以实现接入环海量设备的集中统一管理。由于移除了大部分控制功能，接入设备自身功能将简单化，还可以虚拟成为汇聚设备的板卡，此时，无需在海量接入设备上线时进行繁琐的路由配置、TE配置等工作，这些都可以通过控制器自动完成，如图1所示。除了设备上线之外，在进行网络割接操作时，破环加点不用重新配置与网络状态更新相关的协议，只需要对新加入接入环的节点进行SDN归属性配置，其余工作可通过控制器自动下发完成。
图1 SDN技术简化UTN接入层运维
2.2 便于网络跨层、跨域互通
网络互通一直是UTN网络要着力解决的问题。引入SDN技术后，控制协议上移到了网络控制器，设备实现更为简单。当前，在保持各厂家分区域组网的格局下，业务跨域的发放和管理可以借助SDN多域协同器来解决，如图2所示。其关键问题是制定厂家控制器与多域协同器之间的标准北向接口规范。未来，如果南向接口能够基于Openflow协议实现，接入层设备也可以直接接入核心汇聚设备厂家或者第三方的控制器，从而实现接入层的多厂家的混合组网，有助于极大的降低建网成本。
图2 SDN技术实现UTN跨域互通管理
2.3 路由策略集中控制
在UTN网络的汇聚和接入层均实现了SDN化之后，业务转发路径的计算不再需要由设备之间协商完成，而是通过控制器根据全网拓扑信息统一计算和分配，能够规避很多由于节点信息获取不全面而导致的网络路由粗糙问题。例如，控制器可以根据网络的全局负载状况与资源利用率，对新建立的业务选择最优的转发路径，也可以在实现负载均衡的基础上，结合居民区和商务区一天话务量的潮汐变化情况，通过SDN集中控制，将带宽资源调度到最迫切需要的场合，同时避开路由热点区域，保证业务带宽需求。
3 SD-UTN的架构和关键技术
结合上文阐述的UTN网络中引入SDN的各种需求，本节提出了中国联通SD-UTN网络架构模型，如图3所示，分为单域控制器及设备，多域控制器和业务管理与能力开放平台三个层面，其中多域控制器和业务管理与能力开放平台通过外部接口与传统网络管理系统或业务运营和管理平台（NMS/OSS）进行对接，共同构成SD-UTN架构体系。
图3 中国联通SD-UTN网络总体架构
3.1 单域控制器与设备
单域是指单个设备厂家或者运营商控制器管理的区域。根据厂家的实现方式不同可以分为A、B、C等多种模式，其中A模式中厂家网元管理系统（EMS）和控制器融为一体，南向接口采用Openflow扩展、CLI等标准化或厂家私有的形式。B模式中SDN控制器与EMS分别设置，彼此间通过内部私有接口进行通信。EMS与UTN转发设备之间的接口与传统网络相同。模式C是运营商自研控制器直接控制白盒转发设备，采用标准化的南向接口协议。虽然实现的形式不同，但包含的功能都包括转发和控制两方面，外部也可以集成独立的网络管理系统。
3.2 多域控制功能
多域控制器功能是对单域功能的提炼和补充，主要完成跨厂家的业务协同调度与面向用户的能力开放。如图4所示是多域控制器的功能模型，主要包括业务管理层、连接建立层、网络资源层和南向/北向接口层。其中网络资源层的作用是使多域控制器能够获得全网的拓扑和资源信息，主要完成跨域拓扑的建立以及域间路径计算，连接建立层主要用于建立跨域的管道路径并与端口进行对应，例如PW和LSP。业务管理层负责在路径已知并且PW建立以后的L2/L3VPN业务快速建立与开通，网络的虚拟化服务以及多域的OAM功能和保护功能也在该层实现。面向单域控制器的北向接口负责与各厂家控制器或者网管系统进行对接，由联通牵头制定北向接口信息模型和标准。面向APP的北向接口对多域控制器信息进行了进一步的抽象，包含拓扑管理、业务下发、业务查询、故障管理等模块。
图4 多域控制器功能模型
3.3 业务管理与能力开放平台
业务管理与能力开放平台需要考虑运营商APP需求和客户APP需求，各自具有对网络不同的使用权限。但是两类APP可以基于统一的关键架构实现，构建在同一APP服务器上。APP功能可以根据需求进行不断扩展，目前实现的主要是业务发放、查询和带宽订购（BoD）功能。
3.4 NMS/OSS
该部分目前一般采取利旧原有系统的策略，与多域控制器和APP平台分开实现，未来将通过标准的接口与SDN网络进行对接。面向控制器的管理接口主要完成如下功能：
1.具备传递拓扑信息上报、业务部署、故障上报、性能统计等常见信息的功能。
2.为了保持与现有网络平滑过渡，也应该提供传统的Netconf，SNMP接口。
3.控制器应该提供syslog等接口用于日志上报。
4.外部NMS/OSS需要查看时能够提供完整的数据信息。
除此以外，SDN-UTN转发节点仍然保持了一部分管理面功能，因此转发节点也应该提供传统的网管接口，如Netconf，SNMP等。
作者：曹畅 庞冉
转载自：邮电设计技术
