光網(wǎng)絡(luò)面臨三大困擾 集成控制架構(gòu)有效提升網(wǎng)絡(luò)性能

針對基于GMPLS的分布式控制平面的路徑計(jì)算方面的不足，IETF工作組自2006年提出了路徑計(jì)算單元(PCE)的概念。同時(shí)還規(guī)范了一系列與PCE相關(guān)的RFC標(biāo)準(zhǔn)，例如PCE發(fā)現(xiàn)需求、PCE通信協(xié)議(PCEP)、基于PCE的后向回溯路徑計(jì)算過程等。利用集中式與分布式相協(xié)同的優(yōu)勢，PCE適合網(wǎng)絡(luò)的跨層跨域設(shè)計(jì)，支持端到端的多約束路徑計(jì)算能力，在資源分配和選路優(yōu)化方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。

然而，當(dāng)前的智能組網(wǎng)結(jié)構(gòu)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的控制效能以及業(yè)務(wù)的靈活接入能力方面仍顯不足。隨著對下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究的深入，近年來網(wǎng)絡(luò)虛擬化成為國外研究的熱點(diǎn)。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，可以使人們更好的發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源的優(yōu)勢，通過統(tǒng)一的資源管理平臺，使網(wǎng)絡(luò)資源的利用率達(dá)到最優(yōu)化?；谔摂M化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)能使業(yè)務(wù)快速有效的接入并且按照業(yè)務(wù)需求獨(dú)立的進(jìn)行操作，這些過程都是基于同一個(gè)物理平臺上。在每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)上，賦予業(yè)務(wù)提供者節(jié)點(diǎn)調(diào)配的靈活性，既可以減小網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者的管理成本，又可以讓網(wǎng)絡(luò)更具活力。因此，面向多業(yè)務(wù)應(yīng)用的光網(wǎng)絡(luò)集成控制將成為未來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前進(jìn)的方向。

面向多業(yè)務(wù)應(yīng)用的集成控制架構(gòu)

光網(wǎng)絡(luò)控制集成化可以將底層異構(gòu)的物理網(wǎng)絡(luò)抽象成統(tǒng)一的接口，以供上層應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和管理。具體來講，可以將傳統(tǒng)的控制平面劃分為兩部分：一部分功能是與業(yè)務(wù)控制緊耦合，包括各種豐富的業(yè)務(wù)策略和各種資源配置協(xié)議;另一部分功能是與交換控制緊耦合，主要指實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)交換必須具備的控制功能。其中，公共功能部分可從控制平面中分離出來，構(gòu)成集中式的網(wǎng)絡(luò)控制器，向下通過開放的接口協(xié)議與設(shè)備節(jié)點(diǎn)相連，向上相當(dāng)于一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)”，了解全網(wǎng)資源信息，支持全網(wǎng)業(yè)務(wù)策略。在此基礎(chǔ)上可靈活實(shí)現(xiàn)控制平面功能的可重構(gòu)性，以及分組與光層的集成控制，能夠很方便地?cái)U(kuò)展各種業(yè)務(wù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營功能。

集成化控制中心的實(shí)現(xiàn)方案可以分為控制中心全集中實(shí)現(xiàn)方案和多控制中心協(xié)作方案兩種。前者是單控制中心對全網(wǎng)做集中式控制，后者是在多控制中心之間實(shí)現(xiàn)相互協(xié)作，通過控制協(xié)議在多控制中心之間進(jìn)行資源調(diào)配。

單控制中心實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示。在這種實(shí)現(xiàn)模式下，全網(wǎng)的硬件控制、資源調(diào)度與業(yè)務(wù)解析完全由單控制中心完成，規(guī)則簡單，能有效控制接口統(tǒng)一。但由于所有的控制功能均集成到了一個(gè)控制中心，會造成控制中心的負(fù)荷較重，特別是在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜業(yè)務(wù)應(yīng)用情況下會存在效率問題。此外單控制中心方案對網(wǎng)絡(luò)的安全性存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦控制中心受到攻擊，將造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

針對全集成化光網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)存在的問題，基于控制中心集群的光網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)即云控制中心，如圖3所示，得到了發(fā)展。它將多個(gè)控制中心互連，通過擴(kuò)展Openflow協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制中心集群的統(tǒng)一控制，從而實(shí)現(xiàn)云控制的功能。在用戶和交換設(shè)備看來，對于具體的控制中心位置并不知曉，其具體控制操作由控制中心完成。這樣既可以通過多個(gè)控制中心的協(xié)作提高全網(wǎng)的控制效率，又可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)控制的高可靠性保障。