封閉是傳統電信網絡的特征
相對于數據中心的百花齊放、百家爭鳴,傳統的電信網絡是較為封閉的。一是網絡技術封閉。電信網絡采用了很多專有技術,如xDSL/X.25/FR/PDH/SDH/ATM等,專有技術完成了特定歷史時期語音和數據傳輸使命,但是始終與通用的開放的IP技術脫節。二是網絡架構封閉。電信設備集轉發功能與控制功能于一體,轉發與控制耦合度高,對外只提供少量的接口,大大限制了上層網絡應用的快捷開發與部署。另外由于接口大多是私有的,需要通過SNMP等協議轉換來管理異廠商設備,大大增加了網絡管理復雜度。
封閉導致電信運營商困難重重
封閉給電信運營商帶來諸多困難,這在電信網絡高速發展期被掩蓋了,但隨著電信網絡發展趨于穩定,封閉衍生的問題凸顯出來。主要表現在3個方面。
首先是建網成本高。隨著網絡的發展,新功能需求層出不窮,而封閉的網絡架構上新功能加載對網絡穩定性有影響,也會造成設備復雜度大幅提高,尤其是設備控制層面,比如要支持更多的協議等,從而導致設備成本上升。設備成本上升最終轉嫁到電信運營商頭上,導致電信運營商資本性支出增大。另外由于設備更新換代快,電信運營商原有投資難以得到有效保護。
其次是網絡運維難。封閉技術造成異構網絡眾多,電信運營商需要根據具體的設備形態安排具有相應技術背景的運維人員,這直接增加了運維人力成本。此外,隨著網絡的發展,設備數目越來越多,功能越來越雜,又來自不同的設備商,封閉的網絡架構下,運維與設備強相關,運維工作量巨大,導致運營性支出增大。
最后是應用部署慢。封閉的網絡架構下,新應用部署需要經過“電信運營商提出需求-設備商分析需求-設備商開發功能-電信運營商反饋效果-設備商改進”等多個環節,部署周期通常長達數月,乃至數年。新應用部署慢會導致電信運營商錯失市場時間窗,自身被削弱。
IP+SDN構筑開放的電信網絡
擁抱開放是電信運營商克服困境創造未來的變革之道,而選用開放的網絡技術、開放的網絡架構是電信網絡實現開放的必要手段。近些年來,電信網絡ALL-IP趨勢愈演愈烈,業務層面,除了數據業務天然的IP特性外,語音業務也轉換成IP包格式傳輸,如TDM over IP,ATM over IP;轉發層面,基于IP/MPLS分組交換取代了傳統的電路交換、信元交換等,開放的IP技術最終實現了業務和轉發的無縫集成。
網絡架構的開放是更深層次的開放,網絡架構開放意味著網絡主導權從設備轉移到用戶,用戶能夠更多地參與到網絡控制中,SDN給網絡架構開放帶來了新思路。
SDN把網絡分成三層:設備層、控制層和應用層。設備層是硬件層,專注于業務的物理轉發;控制層和應用層是軟件層,控制層通過控制設備層管理整個網絡,控制層具有網絡的全局視圖;應用層在控制層之上,通過控制層提供的接口對網絡進行編程。相比傳統封閉的電信網絡架構,SDN開放網絡架構有諸多優勢,主要體現在以下幾個方面。
首先是降低設備復雜度,提高設備轉發效率。SDN網絡中,控制平面和轉發平面分離,這延續了電信網絡ASON的設計理念,但ASON只是實現了轉發平面和控制平面的邏輯分離,兩者實際上還是集成在設備上,而SDN把控制平面從設備物理上分離出來,形成獨立的控制層,由此帶來的是設備功能大幅簡化,設備只專注于物理轉發及與控制層的安全通信,設備轉發效率大大提高。
其次是降低運維難度,提高網絡利用率。SDN控制層集中管理網絡中所有設備,對設備的操作在控制器上完成,運維人員只需掌握控制器便能控制整個網絡,降低了運維難度。控制層還能虛擬整個網絡為資源池,根據用戶不同的需求靈活動態分配資源,大大提高網絡利用率,另外控制器為不同的用戶提供不同的網絡視圖,是VPN的另一種實現方式。
再次是利于網絡應用多樣化、敏捷化的實現。傳統電信網絡應用多集中在L1-L3,SDN是可編程的網絡,應用層通過控制層提供的編程接口對底層設備進行編程,編程可以覆蓋網絡的L1-L7,豐富的編程接口把網絡的控制權交換給用戶,使用戶參與到網絡設計中來,極大地改變了用戶體驗,并推動網絡應用蓬勃發展。
IP和SDN結合起來可構筑開放的電信網絡。IP統一了業務流的格式,SDN設備層轉發流表可按照純IP,IP+波長/子波長,IP+MPLS等形成多個流匹配條件,通用的流匹配擴大了業務端到端傳輸范圍。比如在傳統電信網絡,業務從接入到城域到骨干網,需要經過多次落地,而基于IP的SDN可實現業務不落地端到端傳輸。IP也可作為SDN控制層與設備層通信方案,成熟的IP協議可保證通信的即時性、可靠性與安全性。IP與SDN結合也可使基于IP的應用能夠方便移植到SDN架構的電信網絡中,給SDN產業的發展帶來好處。