软件定义的分组传送网（SPTN）架构及技术演进

软件定义的分组传送网技术演进之路

分组传送网（PTN）是以分组交换为内核，采用MPLS-TP协议的多业务传送技术。PTN顺应了电信业务的IP化发展趋势，满足了2G/3G/LTE移动回传和大客户等业务的承载需求。面向互联网应用为中心的业务发展需求，PTN技术有进一步演进的驱动力，软件定义的分组传送网（SPTN）技术的提出，推动了SDN技术在PTN网络的引入，通过集中式的网络可编程控制和网络能力的开放，更好地满足ICT时代以网络为中心的业务运营需求。

SPTN技术架构

SPTN系统架构由转发面、控制平面、管理平面和应用平面组成，由图1所示。



当一个网络的网元数量大于控制器管控能力时，需要网元级的多个控制器来管控。为了满足电信级大网的组网需求，控制平面采用层次化控制架构，分为域内控制器（D-Controller）和域间控制器（S-Controller），其中D-Controller负责域内业务的控制，并通过南向接口控制转发面设备。S-Controller负责域间业务的控制，通过调用D-Controller提供的北向接口，完成全网的资源协调和业务调度，实现网络资源的跨域协同控制。

在SPTN系统架构中，管理平面仍然长期存在，管理平面要继续负责转发面和控制器的资源和版本管理、告警和性能监控，满足网络的运维需求。

层次化控制

S-Controller是SPTN架构的核心，用于域间业务的控制和协调，具备域间拓扑的管理、路径计算和业务编排的功能，S-Controller可以进行多级嵌套，拓展网络控制规模。为了减小S-Controller控制器感知的拓扑规模和计算功能量，上层控制器可以将下层控制器抽象为一个容器节点（Node），下层控制器之间的域间物理连接抽象为Link，在这种情况下，上层控制器看到的拓扑由容器节点加上Link，网络拓扑大为简化。

S-Controller通过南北向接口与D-Controller的协同，计算端到端业务转发路径。首先根据上层拓扑，计算域间转发路径，并将域内业务的路径请求下发给D-Controller，D-Controller完成域内的路径计算后，将计算结果向上反馈，由S-Controller对路径进行最优化拼接，形成端到端的跨域转发路径。

层次化控制采用控制器的南北向接口实现域间LSP的标签交换功能，在这种场景下，S-Controller把域间LSP上游D-Controller的标签申请转发给下游D-Controller，下游D-controller收到请求后，把分配的标签通过S-controller转发给上游的D-controller，从而完成LSP标签的分配。
        
现网PTN向SPTN的平滑演进

PTN技术采用了转发与控制分离、集中化管理的构架，天然具有向SPTN演进的优势。为了降低SDN在运营商网络的引入门槛，保护现网设备的投资，中兴通讯的SPTN方案做到了不改动现网PTN设备的硬软件，不中断业务，通过SDN域内控制器和域间控制器的引入，实现现网PTN向SPTN的平滑升级。平滑升级的方案通过PTN的网元级网管（EMS）将现网的各类PTN设备资源进行统一的抽象，利用厂家定义的接口将网络资源和拓扑开放给D-Controller，从而通过D-Controller对现网PTN进行集中控制。平滑演进方案考虑到EMS上有大量的现网配置数据，支持D-Controller和EMS的协同，避免了资源的冲突。

基于Openflow的转发面

Openflow提供了一个开放的协议，用户可以通过该协议对转发面的流表进行精细化可编程控制。对于今后新建的网络，支持Openflow的转发面也是SPTN的一个组成部分和演进方向。

Openflow转发芯片具有高度的灵活性和可编程性，在设计转发面多级流表结构时，需要根据PTN的业务特性，设计一种针对PTN应用的流表转发（TTP）模型。现有的硬件转发芯片方案已为PTN业务流程高度优化设计，技术成熟度高，是否可以改为支持Openflow的转发面？答案是可以的。可以设计一个Openflow的数据转发抽象适配层来封装现有芯片的转发能力，满足TTP模型要求，从而大大提升Openflow转发面的可商用性。

为了满足PTN特定的预激活OAM和自动倒换协议（APS）的性能要求，需要在转发面设备上完成快速OAM和保护倒换功能，OAM/APS的配置和状态查询由控制器通过南向接口的扩展来实现，这部分接口是控制器业务设计需要考虑的。

SPTN的价值

SPTN将SDN的先进理念与PTN电信级可靠性、业务高质量的优势相结合，其价值体现在：

●   引入控制平面，提供网络的智能控制和协同能力，大大提升了跨域业务的开通效率，解决了异厂家网络侧对接的老大难问题，提升网络抗多点失效的业务恢复能力。
●   提高网络资源利用率，实现流量经营。依靠集中化的控制平面和对全网资源的监测和分析，能够动态进行资源调度，大大提高网络的资源利用率。
●   提供网络的虚拟化功能，通过网络资源的逻辑分片，实现集客业务和移动回传业务的资源独立控制，方便网络资源的精细化经营和管理。
●   建立开放式生态系统。借助于SDN的开放性，引导整个产业走向更为开放和合作的模式，便于网络和业务特性的快速推出，降低整个网络和业务的总体拥有成本（TCO）。

SPTN是SDN在传送网的技术创新，对电信网架构和演进影响较大，研究和推动SPTN的技术和产业链，对于提升移动回传和政企网专线业务的承载能力有较大的促进作用。