北邮纪越峰教授-软件定义光网络-SDON

2014中国SDN/NFV大会1BUPT--YuefengJi软件定义光网络—SDON纪越峰北京邮电大学中国/北京,2014年4月24日SoftwareDefinedOpticalNetworks2014中国SDN/NFV大会2BUPT--YuefengJi软件定义光网络SDON主要内容1.光联网与SDON理念2.SDON若干关键技术3.863-AONI项目进展4.未来发展的几点思考2014中国SDN/NFV大会3BUPT--YuefengJi应用（Application）大数据（BigData）云（Cloud）光联网的永恒主题：高速、宽带、长距信息时代的标签：ABCGbps多业务接入能力Tbps多复用传输能力Pbps多粒度交换能力光联网面临容量提升挑战满足超大容量传送需求是光联网追求的永恒主题2014中国SDN/NFV大会4BUPT--YuefengJi交换点重心逐渐下移，光联网作用日益凸显2000年至今RrR结构基于Router分组级转发RmR结构基于MSTP电路级交叉RoR结构基于OTN子波级调度RwR结构基于WDM波长级交换数字洪流的出现迫切需要大带宽交换，光层作用日益突出2014中国SDN/NFV大会5BUPT--YuefengJi光联网的新挑战：动态、灵活、弹性高突发业务要求光网络具备动态适应能力大规模联网要求光网络具备灵活扩展能力变带宽提供要求光网络具备弹性调节能力光联网面临智能增强挑战策略算法信令路由属性动态/灵活/弹性的智能化管控功能是光联网发展的必然选择控制功能与传送功能分离2014中国SDN/NFV大会6BUPT--YuefengJi智能光网络：控制平面技术的发展演进目的：快速连接建立/拆除机制：分布信令/分布路由协议：GMPLS2001年自动交换功能需求连接控制难题自动交换光网络(ASON)目的：约束条件路径计算机制：分布信令/集中路由协议：PCEP2006年大规模多层域需求路径计算难题路径计算单元(PCE)目的：业务提供资源虚拟机制：统一控制/集中策略协议：OpenFlow2011年多样化复杂化需求功能扩展难题软件定义光网络(SDON)光层控制平面功能和范畴不断扩大，SDON代表智能化发展趋势2014中国SDN/NFV大会7BUPT--YuefengJi光通信大会(OFC)将SDN列为第一热点2014中国SDN/NFV大会8BUPT--YuefengJi什么是SDON软件定义光网络（SDON）：指光网络的结构和功能可根据用户或运营商需求，利用软件编程方式进行动态定制，从而实现快速响应请求、高效利用资源、灵活提供服务的目的。其核心在于光网络元素可编程特性，包括业务处理可编程、控管策略可编程和传输器件可编程光与SDN的碰撞：由于光层和电层属性不同，SDON对SDN进行了扩展，以满足光网络的特殊需要;同时光网络对SDN的带宽和能效等性能提升起到了积极的推动作用OpticalOrientedSDNSDON2014中国SDN/NFV大会9BUPT--YuefengJi为什么要引入SDON传输视角支持光传输损伤感知与质量评估支持光传输可调单元的参数选择支持光传输的DSP算法性能控制应用视角支持北向编程接口，结构开放便于业务提供支持资源分片组合，策略开放便于业务区分网络视角支持光网络的异构互联互通支持光网络的统一控制调度支持光网络的分层多域优化支持光网络弹性多约束RSA支持光网络灵活运维和升级支持光网络层一资源虚拟化体现光层特色提高应用水平增强光网性能2014中国SDN/NFV大会10BUPT--YuefengJiSDON的主要特征软件驱动的光路传输调节光收发机波长、输入输出功率、调制格式、信号速率以及光放大器的增益范围等参数可以在线调节的能力使得光路成为物理性能可感知、可调节的动态系统软件编程的光路灵活交换波长间隔无关的可编程ROADM技术在全光交换过程中的应用打破了传统波长通道固定栅格划分，可支持全光汇聚与疏导，为实现高谱效率、速率灵活的光路配置和带宽管理提供了全新思路软件扩展的光路自动联网根据用户和网络状态需求，利用可编程控制的器件、算法、策略与协议，定制内核可高度重构化的网络系统，提供开放式管理与业务适配接口，实现异构网络资源的归一化调度与业务应用高质量保证SDO+SDN=SoftwareDefinedOpticalNetworks(SDON)2014中国SDN/NFV大会11BUPT--YuefengJiSDON的主要贡献挑战与收益融合业务流持续增长高带宽应用发展迅猛降低成本Cost光网设备研制光网系统升级光网运维管理光网业务开发CAP增加灵活Agility带宽灵活调度流量动态疏导资源弹性组合性能感知可控信息速率日益提升网络结构日益复杂提升效率Power控制转发分离通用模块设计软件下载升级绿色节能管理SDON2014中国SDN/NFV大会12BUPT--YuefengJi软件定义光网络SDON主要内容1.光联网与SDON理念2.SDON若干关键技术3.863-AONI项目进展4.未来发展的几点思考SDON关键技术分析B子网多域控制器CVNI单域控制器A子网BUPT--YuefengJiCVNI单域控制器13APPAPIAPPAPIAPPAPISDON控制器可编程光层技术2014中国SDN/NFV大会光网虚拟化技术2014中国SDN/NFV大会14BUPT--YuefengJi关键技术之一：可编程光层技术GMPLS控制平面光网络交换层面的控制实现简单建拆路假设前提为“光通道的信号质量都是有保障的，所有链路和信道都具有标准的传输特性”,但是,…..传输交换可编程软件定义光学器件使光设备具有可编程功能，提升综合性能2014中国SDN/NFV大会15BUPT--YuefengJi关键技术之二：SDON控制器应用控制器OptimizationbetweenAPP&NETNETinfoAPPinfoAbstractionUpdateServiceDrivenSpectrumcontrolDiscoveryPCENorthboundInterface网络控制器AbstractionnetworkcontrolTopologyServiceAbstractionCtrl&MgmtPhysicalnetworkcontrolApplicationControllerTransportControllerOpenFlow光网络方案之一：应用控制器和网络控制器共同构成SDON控制平面，网络控制器负责控制简化的硬件设备，应用控制器负责为上层灵活提供带宽资源，两者协同实现跨层资源优化利用2014中国SDN/NFV大会16BUPT--YuefengJi关键技术之三：光网虚拟化技术VirtualResourcesVirtualInfrastructureVirtualInfrastructureOpticalInfrastructureMultipleVIeffectVI1VI2光网虚拟化可实现光传输与光交换资源的充分共享，满足资源利用效率和用户安全性能的提升2014中国SDN/NFV大会17BUPT--YuefengJi软件定义光网络SDON主要内容1.光联网与SDON理念2.SDON若干关键技术3.863-AONI项目进展4.未来发展的几点思考2014中国SDN/NFV大会18BUPT--YuefengJi3.SDON研究项目-国家863计划/AONI2014中国SDN/NFV大会19BUPT--YuefengJiAONI研究进展1：体系架构-SDON软件定义光网络SDONSparseTopologyManagerStorage(iSCSI)Compute(ESXi)IPNetworkOpticalNetworkJSONGatewayreq/repPCE+JSONeNOXinOtherDomainsOpenFlow+OpticalExtensionOpenFlowAgentClDS(-DO)ConDSJSONApplications1Applications2Applications3...FlexRPCPolicyGeneratorNOX_CoreOpenFlowResourceLayerControlLayerAppLayerCloudLayerDC&NetOrchestratorVMWareAPIeNOXPolicyAnalyzingEngineTEDSDON的集中式控制架构，实现网络资源与应用资源联合调度支持多用户并发访问，为多用户提供独立的虚拟拓扑支持多种类型控制器协作，尤其是光域、电域、应用控制器协作支持光网络带宽按需分配，择优选路等动态功能YimingYu,JieZhang,YongliZhao,YuefengJi,etal.,FieldDemonstrationofDatacenterResourceMigrationviaMulti-DomainSoftwareDefinedTransportNetworkswithMulti-ControllerCollaboration,OFC2014,W1E.22014中国SDN/NFV大会20BUPT--YuefengJiAONI研究进展2：关键技术-(1)弹性切片提出了基于链路切片和节点切片的动态虚拟网络嵌入方法，结果证明了该方法可有效降低网络阻塞率。JiaweiZhang,BiswanathMukherjee,JieZhang,YongliZhao,DynamicVirtualNetworkEmbeddingSchemeBasedonNetworkElementSlicingforElasticOpticalNetworks,ECOC2013,Mo.4.E.5.2014中国SDN/NFV大会21BUPT--YuefengJi灵活：光即服务，实现光网络与数据中心资源的灵活互动实时：提供数据中心之间大容量虚拟资源的动态迁移解决方案安全：有效提高资源迁移光联网数据中心A数据中心BC软件定义光网络可控管SDON控制器AONI研究进展2：关键技术-(2)光即服务高可靠低时延信息终端强生存过程中数据传输的可靠性YongliZhao,HuiYang,JieZhang,etal.,ExperimentalDemonstrationofOpticalasaService(OaaS)basedonOpenFlow,OECC2012,Postdeadlinepaper.2014中国SDN/NFV大会22BUPT--YuefengJiAONI研究进展2：关键技术-(3)多域控制通过多控制器协作实现数据中心光互联，验证了多域光路自动快速提供的可行性。YimingYu,JieZhang,YongliZhao,YuefengJi,etal.,FieldDemonstrationofDatacenterResourceMigrationviaMulti-DomainSoftwareDefinedTransportNetworkswithMulti-ControllerCollaboration,OFC2014,W1E.22014中国SDN/NFV大会23BUPT--YuefengJiAONI研究进展2:关键技术-(4)光层资源虚拟化提出了开放式虚拟化架构，使多维资源虚拟化成为可能YimingYu,JieZhang,YongliZhao,YuefengJi,etal.,OpenVirtualInfrastructure:...,ECOC2013,P.5.82014中国SDN/NFV大会24BUPT--YuefengJiAONI研究进展3:实验验证-(1)eSDN全光网实验OFC2013大会PDP报告JieZhang,YongliZhao,HuiYang,YuefengJi,HuiLi,YiLin,etal.FirstDemonstrationofenhancedSoft