软件定义控制器与底层可编程设备功能模块设计优化方案

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：为了将这些技术有效地应用于DAON中，本小节设计了SDN控制器与底层设备的扩展功能架构，如图4-4所示。图4-4SDN控制器与底层设备功能架构在数据层，可控设备包括OFBS-ONU、OFBS-WSS和OFBS-AGR，在这些设备中均设有流表、突发装配、突发调度、突发包头生成与处理、SRAM、交叉连接以及Tx/Rx等模块。流监视模块监视统计数据层设备流状态，并将修改信息通过增强的OpenFlow模块传递给底层设备中的流表。

DAON的正常运转需要控制层与数据层的相互协作。SDN编排与SDN驱动的OBS技术是DAON重要的支撑技术。为了将这些技术有效地应用于DAON中，本小节设计了SDN控制器与底层设备的扩展功能架构，如图4-4所示。

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图4-4　SDN控制器与底层设备功能架构

在数据层，可控设备包括OFBS-ONU、OFBS-WSS和OFBS-AGR，在这些设备中均设有流表、突发装配、突发调度、突发包头生成与处理、SRAM、交叉连接以及Tx/Rx等模块。流表是支撑SDN编排的重要模块，SDN控制器可以通过安全通道利用扩展的OpenFlow协议与每个设备中的流表进行通信。控制器的决策被转译成有序的可配置生命周期的规则与行为，其他模块则按照流表中配置好的规则与行为工作，因此，通过添加、修改和删除底层设备流表中的规则与行为，SDN控制器可以有效地控制可编程的网络设备[24]，实现全网的集中式控制。在DAON中OBS技术可以将包头与数据分离，因此DAON主要包括两种传输载体，一种是突发包头（Bursty Header Packet，BHP），另一种是突发数据包（Bursty Data Packet，BDP）。SRAM主要负责根据业务的服务等级将BDP缓存到不同的队列中。突发包头产生与处理模块负责为BDP生成BHP，可以接收并处理到达的BHP。突发装配模块负责BDP与BHP的OBS装配。突发调度模块根据节点流表为BDP与BHP分配资源。OFBS-ONU通过用户网络接口（User Network Interface，UNI）与网络用户相连接。Tx/Rx模块是连接光域的接口。交叉连接模块则为其他模块提供连接功能。

OFBS-WSS通过为BDP建立转发光连接实现光交换功能，因此，OFBS-WSS包括流表、突发转发表、突发包头处理、Tx/Rx与可重构光分插复用器（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM）。突发包头处理模块将BHP携带的控制信息提供给流表，突发转发表则根据流表记录控制ROADM来为BDP构建转发链路。ROADM负责将承载数据信道与安全信道的光波添加到传输光纤中或者从中分离。

OFBS-AGR不仅是连接核心网络的网关，也是核心网的边缘路由器，主要实现汇聚、光交换与路由功能。OFBS-AGR包含流表、突发装配、突发调度、突发包头生成与处理、SRAM、交叉连接、Tx/Rx、ROADM以及核心网络路由等模块，与OFBS-WSS和OFBS-ONU中的同名模块具有相同的功能。因为一个汇聚网络可能会有多个网关连接到核心网络且网络架构通常是一个环形网络，因此需要ROADM与突发转发表将光信号转发至正确节点。此外，OFBS-AGR作为DAON中的源节点或者目的节点，必须配备突发装配、突发调度、突发包头生成与处理模块来实现BHP与BDP的生成、装配、调度与处理。此外，OFBS-AGR作为核心网络的边缘节点，包含具备核心网络路由功能的模块。

在控制层，增强型SDN控制器集中控制整个DAON，并扩展出增强的OpenFlow、流监视、OBS功能、调度策略、OLT迁移功能、插件和网络信息数据库等模块。增强的OpenFlow模块通过扩展OpenFlow协议来提供与数据层网络设备中流表的交互式通信接口。流监视模块监视统计数据层设备流状态，并将修改信息通过增强的OpenFlow模块传递给底层设备中的流表。OBS功能模块包含突发装配和突发包头生成与处理模块，由此可以在SDN控制器中生成、装配和处理BHP。由于DAON中的SDN控制器支持对OBS功能的控制，因此DAON可以支持更灵活、更多样化的控制模式设计。调度策略模块具有资源分配和传输模式配置等功能，可以根据流监视器提供的流状态信息，为资源分配与传输模式配置做出决策，以此来保障网络业务的服务质量。为了补偿OLT功能的缺失，控制器中的OLT迁移模块包含ONU测距、ONU管理以及其他OLT的管控功能，其工作原理与工作过程与PON中的OLT相似。插件模块则为网络管理者提供应用程序接口（API），以此来支撑有效的扩展与自定制服务。

软件定义控制器与底层可编程设备功能模块设计优化方案

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