软件定义传送网（SDTN）应用控制层接口技术研究.pdf

版权声明 本 研究报告 版权属于中国通信标准化协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本 研究报告 文字或者观点的，应注明“来源：中国通信标准化协会”。违反上述声明者，本协会将追究其相关法律责任。 I 研 究 报 告 要 点 软件定义网络 技术成为信息通信领域最重要的技术方向。随着传送网控制平面、软件定义光收发等技术的发展，软件定义网络概念迅速向传送网络领域拓展，成为未来传送网络发展演进的重要技术方向之一。应用 控制层接口 是发挥 软件定义传送网（ SDTN） 优势和价值的关键之一 ，受到国际标准化组织、运营商、设备厂商的高度关注 。 本研究报告研究了软件定义传送网 应用控制层接口的 定义、该接口与 SDTN架构中其他接口的关系、功能要求、信息模型、应用 场景 等内容。应用控制 层接口位于应用平面与控制器平面之间，为应用提供网络编程能力，满足未来网络虚拟化、业务灵活快捷提供、网络和业务创新等发展需求，显著提升光网络的智能化水平，提供业务快速发放、光虚拟专用网 OVPN、按需带宽等各种新型增值业务，简化光传送网维护管理，为运营商传送网带来新的价值。本研究报告对应用控制 层 接口信息模型进行 了 研究，并对通过应用控制 层 接口实现业务创建进行举例说明。 传送网与接入网技术工作委员会传送网工作组 研究单位： 中国信息通信研究院、烽火科技集团有限公司、 中国电信集团公司、中国移动通信集团公司、 中国联合网络通信集团有限公司 、 中兴通讯股份有限公司、 上海贝尔股份有限公司 项目负责人： 丁慧 项目参加人： 张国颖 ，周国华 ， 荆瑞泉， 李允博， 简伟， 王 其磊 、张励 完成日期： 2016 年 1 月 II 目 录 1 范围 . 1 2 缩略语 . 1 3 概述 . 2 3.1 A-CPI 接口概述 . 2 3.2 面向资源和面向意图的 A-CPI . 3 3.3 面向意图的 A-CPI 定义 . 5 3.4 国际标准现状 . 6 4 面向意图的 A-CPI 接口功能要求 . 6 4.1 请求内容 . 6 4.2 协商 . 7 4.3 A-CPI 映射 . 9 5 面向意图的 A-CPI 接口应用场景 . 10 5.1 按需带宽（ BOD）应用场景 . 10 5.2 虚拟光网络应用场景 . 10 5.3 服务功能链（ SFC）应用场景 . 11 6 面向意图的 A-CPI 信息模型 . 12 6.1 A-CPI 信息模型对象类 . 12 6.2 A-CPI 对象及属性 . 13 6.2.1 Intent:Service . 13 6.2.2 Intent:Context . 15 6.2.3 Intent:Function . 15 6.2.4 Intent: ServiceEndPoint . 16 6.2.5 Intent: ServiceEndPointGroup . 17 6.2.6 Intent:NetworkResourceLogicalTerminationPoint. 18 7 面向意图的 A-CPI 接口交互举例 . 18 7.1 按需带宽 BOD 业务 API . 18 7.2 虚拟光网络业务 API . 19 7.3 SFC 业务 API . 21 III 8 总结与展望 . 22 参考文献 . 22 1 软件定义传送网（ SDTN）应用控制层接口技术研究 1 范围 本报告研究了软件定义传送网（ SDTN） 中 面向意图的 应用控制 层 接口的定义、功能要求、信息模型 、应用场景 等内容。 2 缩略语 A-CPI 应用控制层 接口（ Application Controller Plane Interface） CC 用户范围 （ Client Context） CIDR 无类域间路由（ Classless Inter-Domain Routing） CRUD 创建、获取、更新、删除（ Create, Read, Update, Delete） D-CPI 数据平面控制器 层 接口（ Dataplane Controller Plane Interface） I-CPI 控制器间接口（ Inter-Controller Plane Interface） IETF 互联网工程任务组（ Internet Engineering Task Force） LLDP 链路层发现协议（ Link Layer Discovery Protocol） NBI 北向接口（ Northbound Interface） ONF 开放网络基金（ Open Network Foundation） ONOS Open Network Operating System（开放网络操作系统） OTN 光传送网（ Optical Transport Network） PoP Point of Present（接入点） PTN 分组传送网（ Packet Transport Network） SDK 软件开发工具包（ Software Development Kit） SDN 软件定义网络（ Software-defined Networks） SDTN 软件定义传送网（ Software-defined Transport Networks） Sep 业务 终端 点（ Service End Point） Sepg 业务 终端 点组（ Service End Point Group） SFC 服务 功能链（ Service Function Chaining） 2 SF 服务 功能（ Service Function） SFP 服务 功能路径（ Service Function Path） Spec 规范（ Specification） VNF 虚拟网络功能（ Virtual Network Function） VPN 虚拟私人网络（ Virtual Private Network） 3 概述 3.1 A-CPI 接口概述 软件定义传送网（ SDTN）通过控制功能和传送功能分离，对网络资源和状态进行逻辑集中控制，通过开放控制接口将抽象后的传送网资源提供给应用层，实现传送网络的可编程性、自动化网络控制，构建面向业务应用的灵活、开放、智能的光传送网络体系架构。 SDTN 架构中的应用 控制层 接口 （ A-CPI） 实现了软件定义光网络的目标，明确的将服务使用者与服务提供者系统 解耦，实现 应用平面和控制器平面 独立 。控制器平面成为一个通用的网络服务提供平台，能够向一系列网络应用提供服务。应用与控制器独立开发和操作，且开发者和操作者并不需要了解运营商网络的相关专业知识。 软件定义光传送网架构符合 ONF 定义的 SDN Issue 1.1 架构和 ITU-T G.asdtn（草案）定义的 SDTN 架构要求，分为传送平面、控制平面、应用平面 （ 如 图 1 所示 ） 。 应用控制 层 接口（ A-CPI）位于控制器平面北向。 控制器层间接口（ I-CPI）位于层次化控制器之间。 D-CPI接口位于控制器南向，又称为控制器南向接口 。 A-CPI 和 I-CPI 都属于控制器北向接口， 虽然它们 在 SDTN 架构中位置不同，但功能 基本一致。 图 1 软件定义光传送网（ SDTN）架构 在 SDTN 的层次结构中，每个平面相对于其北向的 “客户 ”平面来说都是 “服务层 ”，且一个平面仅与其上方和下方的平面进行交互。每个平面的功能和实现方式是独立于其它平面的。应用平面包括多个不同的应用，每个应用都可同时与控制器平面进行交互。 A-CPI 的特点包括： 1）应用平面与控制器平面的严格分离， 2） 控制器平面 向用户 应用 提供独立的抽象视图。 3 3.2 面向资源 和 面向意图 的 A-CPI A-CPI 包括 面向资源的 A-CPI 和面向意图的 A-CPI。 ONF 的 SDN 架构以及 NBI 架构中都描述了这两种 接口， SDN 架构 标准 Issue 1.1（ onf2015.420_TR-xxx_SDN_architecture_.09）中 描 述 了 面 向 服 务 的 模 型 与 面 向 资 源 的 模 型 ， NBI 架构（ onf2014.071_NBI_Framework_and_Archit.22） 中 描述了 面向意图的 NBI 与细粒度 NBI。 面向资源的模型和细粒度 NBI 对应面向资源的 A-CPI，面向服务的模型和面向意图的 NBI 对应面向意图的 A-CPI， 1) 面向资源的 A-CPI 面向资源的 A-CPI 自底向上， 定义与具体技术实现相关的控制器北向接口 ， 向用户提供多维度的抽象以及精细的控制，使用户能够了解 和控制具体的实现方式。 面向资源的A-CPI 接口适用于运营商网络内部控制接口。 面向资源的 A-CPI 包含 可 多个 API，每个 API向应用提供一组特定的 SDN 服务。每个 API 对通用信息模型进行剪裁和扩展得到相应的信息模型， API 的信息模型暴露 SDN 信息模型的一部分相关内容。例如， ONF NBI 工作组定义的 API 分为核心 API、扩展 API、基础 API、管理 API 四大类。其中核心 API 包括拓扑API、流控制 API 等；基础 API 包括 NBI 代理 API、通知 API 等；扩展 API 包括 L3VPN API等；管理 API 包括错误管理 API、性能管理 API、配置管理 API、标识管理 API、用户体验监测 API 等。 2) 面向意图的 A-CPI 面向 意图的 A-CPI 模型 自顶向下， 仅表达意图而不关心其意图的实现方式。 面向意图的 A-CPI 要求控制器平面充当 “智能黑盒子 ”（如 图 2） 为应用平面发出的意图服务请求提供可用的传送资源，不关心具体技术的实现方式。 在面向 意图的 A-CPI 模型中 ， SDTN 接口处的操作用于调用和管理服务。用户发出的请求对服务对象进行创建、获取、更新或删除等操作，控制器根据策略以及可用资源的情况确定是否向用户提供其请求的操作。服务请求的内容包括实体、动作等，使用用户侧名称和地址表示。用户系统内部功能不必遵循标准架构，可使用用户侧术语，但用户 系统需存放服务视图，且能够根据控制器上报的通知消息或其下发的查询消息回复更新该视图。控制器存放服务内容。控制器根据用户的服务请求，对其管理的资源进行编排和虚拟化，以满足用户需求。控制器对资源的编排和虚拟化是一个持续的过程，因为用户会修改已存在的服务，而网络状态和资源情况也会随时间不断变化。该模型并不限制用户请求中的实体和操作，而用户实体和操作必须映射为 SDTN 控制器平面中的实体和操作，映射由用户系统和控制器共同完成。在任意时刻，某用户系统可生成任意数量服务 请求 ，向某控制器请求服务。控制器可向多个用户系统提供 服务，控制器中某一用户的所有信息存储在一个名为用户 范围 （ CC）的概念组件中。 CC 可包含任意数量的服务内容。 4 图 2 面向服务的 SDN 图 3 说明 了应用控制层接口 A-CPI、控制器层间接口 I-CPI、面向意图的接口、面向资源的接口之间的关系。图中软件定义计算存储控制器是数据中心网络的控制器，相对于SDTN 控制器来说，它属于应用层，计算存储控制器并不了解其下层 SDTN 控制器及下层网络使用的具体技术，它使用面向意图的 A-CPI 与 SDTN 控制器交互 。 在应用平面，也可能存在网络资源管理应用，该应用需了解网络底层详细资源信息，可使 用面向资源的 A-CPI与 SDTN 控制器交互。 SDTN 控制器支持层次化结构，各 SDTN 控制器层间接口为 I-CPI，各层控制器对资源逐层抽象，针对不同的功能需求，每层 SDTN 控制器既可提供面向意图的接口，也可提供面向资源的接口。 SDTN 控制器与传送网网元的接口是南向接口 D-CPI，该接口是面向资源的接口，与具体技术紧密相关。 图 3 SDN接口示意图 综上所述 ， A-CPI与 I-CPI描述接口的位置，面向意图与面向资源描述接口交互的内容，处于不同位置的接口可使用面向意图与面向资源的模型。 图 4 描述了基于意图的 A-CPI“服务使用者 ”接口与 I-CPI 的 “服务提供者 ”接口的关系。5 从图中可以看出， A-CPI 可见的只有抽象程度最高的拓扑中 “服务 ”的源 接入点 和目的 接入点 ，该抽象拓扑以下属于 “实现 ”可见的内容，包括 服务接 入点对应的物理端口、 物理网元等。 图 4 “ 服务 ” 与 “ 实现 ” 示意图 面向意图的 A-CPI 与面向资源的 A-CPI 组成了完整的控制应用层接口。 CCSA 立项 软件定义光传送网（ SDON）控制器层间接口技术要求 、 软件定义分组传送网（ SPTN）控制器层间接口技术要求 规范 面向资源的 I-CPI/A-CPI。 为避免重复， 本报告重点研究面向意图的软件定义传送网 A-CPI 接口。 3.3 面向 意图 的 A-CPI 定义 面向意图的 A-CPI 的关键是严格分离应用平面和控制器平面，保证各平面的独立性。服务使用者 （应用） 了解其服务 需求，包括 “是什么 ”（提供何种服务） ，而不包括 “怎么做 ”（服务的实现方法） 。另一方面，服务提供者（控制器 平面 ） 了解网络如何提供服务，即 “怎么做 ”，不包括 “是什么 ”。 A-CPI 请求的回复为对服务 协议同意或不同意。除了简单回复，A-CPI 的用户与服务端之间也可能发生进一步交互，即 “协商 ”。 应用与控制器平面通过 A-CPI 的交互如 图 5 所示。控制器平面 可以自由地使用自己的现有资源，向用户提供服务，并且可响应不可预见的或 动态 变化的情况。 服务请求与服务实现操作严格 分离， 仅通过服务请求 “协商 ”和随后对协商条款的跟踪确认连接。 也就是说 ，A-CPI 实现了服务使用者 与服务提供者间的分离。