骨干网流量调度技术发展

       互联网过去十几年蓬勃发展过程中，电信运营商骨干网流量增长主要由互联网用户数量增长和接入带宽提速驱动，骨干网流量的流向和变化趋势相对稳定。流量调度随着骨干网规划建设周期执行，主要用于配合骨干网设备链路扩容以及扁平化架构调整的实施，流量调度一般通过手工调整BGP路由策略和IGP metric达成。近几年电信网络的流量增长根因正处于从用户数量驱动向业务驱动的转变过程中，传统流量调度模式和手段渐渐难以适应骨干网发展的需求，需要引入新的技术方案。

骨干网发展遇到新的考验

　　随着基于互联网和云计算技术的各种OTT业务飞速发展，以及提供计算、存储、网络等基础设施出租业务的云服务提供商的兴起，电信运营商骨干网流量流向和变化趋势呈现出不可预测性、波动性增强的特征，传统手动流量调度难以适应新的流量特征：

　　●   OTT业务对流量的牵引作用明显，但OTT业务云与电信运营商骨干网物理布局没有统一协调规划；

　　●   OTT业务流量波动性强，比如淘宝的各种促销节日都会使得访问淘宝的流量暴增，按照传统规划扩容骨干网可能使得骨干网资源平时闲置；

　　●   云数据中心的分布式特征引入云数据中心之间东西向流量，东西向流量对骨干网的带宽、服务质量提出了更高的要求，同时也带来了流量变化不可预测性。

　　针对骨干网面临的这些问题，需要现有的分布式控制面的网络之上增加集中控制层，对骨干网的拓扑、带宽、流量进行感知，从网络全局视角将业务流量和网络资源进行适配，自动对骨干网进行流量调度和均衡，即集中式流量调度网络架构。

集中式流量调度网络架构

　　集中式流量调度网络架构，由网络层、控制层和应用层组成，如图1所示。

●   网络层是集中式流量调度网络架构的执行层，包含IP网络和光传输网络，主要在现有设备上增加北向接口，提供信息上报、集中算路、自动配置能力。

　　●   控制层是集中式流量调度网络架构的核心，用于全网业务的控制和协调，具备全网拓扑管理、流量采集分析、全局路径算路、路径建立、流量疏导、业务能力开放等功能。

　　●   应用层是集中式流量调度网络架构的价值体现，应用层通过调用控制层实现对网络层的自动化部署、业务即时提供、网络流量优化。

集中式流量调度技术

　　集中式流量调度主要涉及控制层和网络层的4个方面技术：拓扑和流量信息采集、全局算路、路径建立和流量疏导。

拓扑和流量信息采集

　　控制层需要获取网络拓扑信息、网络资源状态以及流量信息，作为集中流量调度路径计算的基本输入。

　　网络层，IGP-TE数据库包含了IP层网络拓扑和带宽预留信息，MIB库可以提供设备物理拓扑以及链路带宽利用率信息，并且设备可以对转发流量进行采样，获取更加详细的流量信息。

　　控制层可以通过SNMP获取MIB库，通过netflow获取流量详细信息，通过BGP-LS获取IGP-TE数据库。

全局算路

　　全局算路单元是集中式流量调度控制层的核心。全局路径计算以网络拓扑、资源状态、流量等信息为基础，根据路径计算请求，计算符合约束条件的路径。全局路径计算算法可以支持带宽、节点、链路、优先级、SRLG等约束条件，并支持约束条件的定制，从而满足不同应用场景的流量调度和优化的需求。

　　基于全局算路的集中式流量调度和优化可以突破传统的局部算路的局限性，如图2所示的两个场景。

　　场景一：A公司的15G流量初始使用的是40G带宽链路，当B公司提出需要30G流量时，东西向的两条链路都无法满足B公司的需求。此时，部署全局算路控制器，基于全局优化，自动调整已有业务，将A公司的流量迁移到20G带宽链路上，使得40G带宽链路让出，供B公司的30G流量使用，即可接纳新的大的业务量。

　　场景二：A公司的15G流量和B公司的20G流量共同使用40G带宽链路。随着业务的发展，A公司希望增加到30G流量，在不扩容的情况下，部署全局算路控制器可以将A公司的30G流量进行分流，20G流量在原有链路，10G流量选路到下面的10G带宽链路上。这种碎片绑定的方式，提供了足额带宽，最大限度地利用了网络资源。        

路径建立

　　路径建立是在网络层沿着路径计算的节点和链路序列建立端到端的转发通道。

　　路径建立有多种方式，如表1所示。

　方式一基于现有设备控制面向控制层提供PCEP北向接口实现全局算路；方式二提升了控制层对路径建立的主动性；方式三对设备控制面技术进行了改进，提升了设备控制面扩展性；方式四控制和转发完全分离，路径建立完全由集中的控制层实现。

　　这四种方式代表了路径建立技术的演进趋势：将网络层分布式的设备控制面逐渐提升到集中的控制层，一方面使得集中的控制层对网络层有更完全、更灵活的支配权，一方面简化网络层设备、降低设备成本。

流量疏导

　　流量疏导即将指定特征的流量映射到指定的转发路径。可以建立同源同宿的多条经过不同物理路径的转发路径，将不同业务流量导入到不同的转发路径，实现网络流量的均衡和保证业务的服务等级。

　　流量疏导有多种方式，如表2所示。

　　在设备保留分布式控制面的情况下，可以根据疏导流量的粒度要求选择不同的疏导方式。当设备演进到Openflow时，可以直接采用Openflow流表方式实现灵活的流量疏导。

集中式流量调度的价值

　　集中式流量调度的价值具体由应用层的不同应用得以体现。

　　●   集中式流量调度与BSS系统以及用户自助服务门户相结合，用户可以通过自助服务门户定制对网络带宽资源的调用策略、低成本享受高服务质量，运营商可在大数据分析基础上实现快速业务创新，提供更加灵活、多样化、个性化的服务，实现价值创新。

　　●   集中式流量调度与OSS系统相结合，可实现网络的自动化部署和运维故障诊断，减少网络的人工干预，简化网络运维的难度。

　　●   集中式流量调度与网络优化工具相结合，通过流量监测和自动配置，从全局视角对整个网络的流量进行优化，提高整个网络的资源利用率，降低网络总体拥有成本。

　　骨干网集中式流量调度和优化是SDN理念在骨干网的体现，目前主要应用场景是对电信运营商骨干网或云服务提供商自建骨干网上的数据中心互联东西向流量进行调度和优化。随着相关技术的标准化和产业链的成熟，集中式流量调度和优化必然会推广到骨干网其他应用场景，为运营商带来更多的价值。