软件定义光网络（SDON）解决方案及其关键技术

认为SDN将数据网络功能从单机、分散的硬件平台分离出来，并以虚拟机的形式管理这些部件。而SDON中的网络虚拟化将会使网络功能和网络活动简化并实现通用化，例如：屏蔽物理平面细节并实现自动化规划、配置、管理、优化和保护恢复。人工操作和规划过程也正在向虚拟化演变。自动化程度与灵活性的提高使运营商降低高层级工作的负载，将其置于较低层级，包括光电子层面，例如：如今，在非自动化网络中，人们总是采用多重冗余系统以防护节点失效，但是这样做成本很高；而自动化网络则通过对网络故障重路由来恢复流量，减少了对昂贵、庞大的冗余系统的依赖。

　　在 SDON架构体系中，对光网络进行虚拟化的主要目的在于：将光网络的物理层基础设施进行虚拟化，进而完成对光网络服务的抽象和封装，将提供的服务与物理层网络设施分离开，为上层用户提供可编程、可定义的光网络虚拟层。这将对未来光网络发展产生深刻的影响：运营商能够通过向应用层用户开放的接口、光网络虚拟层等，把对光网络基础设施的控制权交给应用层用户；根据用户的等级权限，开放部分或全部光网络虚拟层的网络资源，允许用户在可获得的虚拟光网络资源基础上，根据自身需要进行访问和控制——让用户自己整合、定义网络资源，从而实现"将光网络资源作为一种服务"，即OaaS（OpTIcal as a Service）的技术理念。

　　2014年以来，有关光网络虚拟化技术及应用的研究已经得到了业界普遍重视，业界知名厂商包括中兴通讯、ADVA、华为、JDSU等都将下一代光网络中部署"支持光网络虚拟化的SDON系统"作为光网络服务技术发展的重点。光网络作为数据中心互联的基础资源，其虚拟化后的应用场景被普遍认为将大大简化网络运营商的工作。

　　图2显示了光网络虚拟化的典型应用场景：各数据中心业务都有各自特定的QoS和SLA需求，因此网络运营商需要专用的OTN网络，可通过虚拟光网络在共享统一物理OTN网络设备的基础上，满足不同数据中心的各种业务需求。

　　到目前为止，虽然光网络虚拟化作为SDON的关键技术，被业界厂商和科研机构普遍重视，但由于面临着诸多技术难点，仍处于理论分析及实验研究阶段。技术难点主要包括：

　　● 如何提供可扩展的、灵活的、可配置的网络应用服务，包括：跨多个管理域实现对端到端业务连接及OVPN的控制；如何根据用户请求提供动态连接服务，即 BoD业务;如何提供端到端的连接——保证低抖动、低延迟等QoS；具有按需分配带宽的能力，达到波长级或子波长级，时间可控（几分钟、几小时或者数天）；如何将网络资源同其他重要的网络资源进行协调，如CPU、存储和可视化的显示设备等；广播/多播能力等。

　　● 对光网络资源实现抽象封装，即如何将光网络物理层资源模型进行数学模型抽象化的提取，特别需要考虑光网络资源与传输模式有自身的物理特性限制，比如区别于其他网络的光网络物理层损耗：由于光信号传输本身的特性，色散、偏振模色散以及增益抖动等各种物理层光信道损伤的累积等，如何将这些光网络物理层损耗抽象提取到光网络虚拟层中。

　　● 虚拟化的光网络资源映射问题，为虚拟光网络服务VONS中的虚拟节点和虚拟链路分配运行时所需的物理资源，设计出针对不同映射分配策略的优化求解目标函数（如基础设施资源负载均衡、网络货币收益最大化、最大化资源的使用效率、可服务质量最优化、终端用户数量最大化等）、优化数学模型及优化算法等，满足用户对光网络使用的个性化、性能、效益等需求。

　　以上都是光网络虚拟化技术亟待解决的问题。光网络虚拟化技术研究任重道远，但它所能带来的效益和价值是不可估量的，代表了SDON技术发展的前进方向。