面向SDN的未来传输网络管理体系探索

王占京 中国电信股份有限公司北京研究院高级工程师

陈 聪 中国电信集团公司高级业务主管

霍晓莉 中国电信股份有限公司北京研究院高级工程师

1 引言

传输网络现有网络管理体系主要是依据ITU-T M.3010所提出的TMN管理功能架构进行建设。M.3010将网络管理分为5个层面，从上到下分别为：事务管理层（Business Management Layer）、业务管理层（Service Management Layer）、网络管理层（Network Management Layer）、网元管理层（Element Management Layer）、网络单元层（Network Element Layer）。图1是理想状态下的网管体系示意图。

在实际传输网络中，是以网元-EMS-NMS体系构建的网元—厂家网管—综合网管3层架构，示意图如图2所示。目前看，这种架构下的实际应用中存在以下问题：

●在结构上，各运营商普遍存在不同厂家、层面（如WDM与SDH）、层级（如长途与本地）的传输网管系统相互独立、缺乏关联的问题，难以实现集中的呈现与管理。

●在功能上，厂家的网管同一性强，定制能力不足，难以满足差异化的业务与服务需求。建立在厂家网管之上的综合网管往往也是只监不控，控制功能较弱，难以满足端到端的管理需求。

●在性能上，综合网管需要为每个厂家开发专门的采集适配接口。这使得网络数据采集性能既受限于综合网管对底层协议的理解及实现能力，也受限于厂家网管向上的接口能力，数据采集性能低下，容易导致上层应用响应过慢，难以满足管理需要。

图1 理想状态下的网管体系

图2 现有传输网络管理架构

究其根本原因，主要在于现有传输网管系统的封闭、繁多，管理复杂。各厂家底层设备数据模型、数据定义规则及操作规范不统一以及数据的分散性，导致综合网管开发难度大，统一协调难度大；厂家网管底层技术的私有性，且在设备及网络应用上没有开放，导致厂家网管上层应用的封闭性，也导致厂家网管同一性强，定制能力不足；另外，从北向接口方式上看，现有厂家网管北向接口以TMF814为基础的CORBA接口居多，但由于接口标准的定义过于复杂，标准更新缓慢，且各厂商为保持竞争优势，不愿意开放可能透露技术细节的底层接口。

2 SDN引入带来网络管理的新思路

未来传输网管理的新思路可以总结如下：

●既监又控：现有网管只监不控，在处理具体事务时，还是需要在厂家网管上进行操作。因此，未来网管建设中应该首先明确网管各层主要功能，这样才能最大地节省投资，提高资源利用率。

●集约化需求：从网络集约化与数据共享需求上看，“能集中，不分散；能远程，不现场；能自动，不人工”逐步成为传输网管理的基本要求，对网管的面向业务、服务的要求越来越高，对网管的个性化、定制化要求越来越高。

●快速迭代：从互联网产品开发思路上看，首先关注客户，快速迭代，追求简约，将复杂的技术隐藏在非常简单的用户体验上。

SDN的到来，为电信运营商的传输网络管理提供了一套新的思路。由于SDN提出控制层集中化和标准化，因此在未来传输网络中，网络设备能够按照标准化的模式进行统一控制管理，而不用过多考虑其厂家特性，这样就为网络管理的统一与上层应用的开放提供了一条很好的途径。ONF对SDN架构的定义如图3所示。

其中，管理平面用来处理3个平面（应用、控制和数据平面）之外的任务，包括运营商与客户的业务关系管理、给客户分配资源、物理设备安装，物理或逻辑实体间协调可达性、引导性配置等。

未来基于SDN的电信级网络的网管架构如图4所示，从下到上，分为网络层、控制层与应用层，但控制层需要进一步分为两个子层：协同子层与控制器子层。其中，控制器与网络设备之间称为南向接口，控制器与协同子层之间称为北向接口，控制层与应用层之间以API的方式连接。

●网络层：基础设备的构成依然是多专业多厂商，短期内不会实现单一或者单层控制器就能完整实现对网络的控制，需要在上层解决跨域跨专业跨厂家的问题。

图3 ONFSDN架构图

图4 基于SDN的网络管理系统

●控制层：分为控制器子层与协同子层。其中，控制器子层由SDN的控制器组成，可以是与设备独立的第三方控制器，也可以是设备厂家所提供的基于标准的控制器；而协同子层主要用于跨厂家或跨域控制器之间的协同。

●应用层：用户可以直接使用运营商提供的应用程序，也可按照运营商提供的API接口自行开发应用程序，实现客户自服务。

3 SDN控制器与传统网管关系分析

目前，SDN控制器与网管系统的关系主要有如图5所示两种方式。

图5 SDN控制器与现有网管系统的关系

●独立模式：SDN控制器只负责路径计算和连接配置；EMS/NMS负责设备配置、资源管理、性能和告警管理等。

●融合模式：EMS/NMS的功能融合到SDN的控制平面，包括控制器和协同层。

两种模式各有优缺点：独立模式便于现网引入第三方控制器，提升网络应用部署的灵活性以及应用的快速迭代开发能力，但也增加了运维工作量；融合模式对现有运维冲击较小，便于网络的运营，但受制于网管厂家的开发能力和研发速度，无法确保运营商自己应用的灵活部署以及快速迭代开发。对比分析详情见表1。

4 面向SDN的未来传输网络管理思路

针对上述两种模式面临的问题，我们提出了一种新的混合型网络管理架构。如图6所示，在NMS层面，将控制层中的协同层与原有NMS采取融合模式进行建设；在EMS层面，将控制层中的控制器与原有EMS采取独立模式进行建设。这主要是基于网管体系中3层架构每层的定位，同时结合互联网产品开发思路进行的考虑。

表1 两种模式的对比分析

图6 混合结构

在NMS层面，将协同层与NMS融合，主要完成用户需求与网络能力的“翻译”，并通过协同层控制，最终实现不同域不同专业网络之间的联动，但从用户和运维人员角度上看，呈现的是“一张网络、一个网管、一体化运营”的简约体验。

同时，将协同与NMS层融合，也使得运营商在SDN技术上掌握竞争力，虽然在控制器开发和算法上的研究处于劣势，但其优势在于用户需求的掌握以及跨域的整合能力，因此运营商把控NMS/协同层的开发工作，在开发过程中应注意将协同层的算法和综合网管有效结合，以最大化地提升运营商在SDN领域的话语权。

在EMS层面，关注的是上层应用在底层网络上的快速实现，通过快速迭代开发实现业务或用户需求的快速部署和不断优化。因此，建议EMS和控制器采取独立模式，减少对单一网管和设备厂家的依赖，便于引入第三方控制器，提升网络应用部署的灵活性以及应用的快速迭代开发能力，从而达到降低运营成本，提升运营效率的目标。同时，通过全面的标准化工作，实现网络定制开发，达到资源的最优配置，也利于运营商对SDN技术的实际掌控。

5 结束语

目前的SDN研究主要集中在设备层面如何向SDN演进，以及控制器的开发与应用，但对控制器之上，应用层与网络管理层面的研究还不多，尤其是如何满足电信运营商对电信级网络的管理、维护和监控要求，基本没有深入研究过。本文力图结合SDN技术，从网管未来发展的角度思考，结合互联网思维，提出基于SDN架构下的网络管理体系架构，希望能够抛砖引玉，同时也逐步完善或提出更好的解决办法，其实若要实现该方案，还有很长的路要走。

1 郑清泉.智能网管的研究与实现.广东通信技术.2013,11

2 张杰等.软件定义光网络技术与应用.中兴通信技术.2013,6