[发明专利]一种光网络系统和网络功能虚拟化方法

说明书

本发明为了解决数据被映射到光网络时很难被处理的问题，基于NFV特性节点架构提出了一种实现网络功能虚拟化的方法和相对应的光网络系统。系统包括资源层、物理网络控制层、虚拟网络控制层和云层。本发明所述网络功能虚拟化方法，包括云层向虚拟网络控制层提出虚拟网络建立请求、虚拟网络控制层选择虚拟网络节点的地理位置和光通道上的源宿节点、物理网络控制层依据当前的节点链路资源情况进行路由选择和波长分配构造虚拟网络节点、虚拟网络控制层通过OpenFlow协议和每个所述虚拟网络节点成功建立连接。本发明由于采取新的光网络架构，可以对传统OTN设备下的光网络中数据进行处理，很好地实现网络虚拟化功能。

技术领域

本发明是一种实现传统光网络设备网络功能虚拟化的系统方法，尤其涉及到光网络中网络功能虚拟化架构下的节点结构，以及软件定义光网络技术。

背景技术

随着网络资源获取的持续开放和网络应用的兴起，需要有各种功能的网络硬件设备用作通信基础设施。网络提供商需要用新的设备来替换旧的设备来给新型的网络应用提供支持，这样会带来巨大的能源和资金的投入。网络功能虚拟化(NFV)技术旨在通过集成各种网络设备到工业标准的元件来解决这些问题。

实现NFV的主要壁垒是支持网络功能虚拟化的网络带宽和周边工业标准元件的个数。拿一个只支持2个GbE端口的服务器来举例，它不可能支持48端口的标准L2/L3交换机的虚拟化。要解决此问题，提供充分网络带宽资源的光网络设备被看作是潜在物理网络拓扑来提供网络功能的虚拟化(Y.Yan et al.,FPGA-based Optical Network FunctionProgrammable Node,Proc.OFC,W1C.1,San Francisco)。然而，电路交换机制和光网络设备的透明特性不能灵活地支持分组交换的功能，因为数据的获取和处理是保持在模拟信号的形式，所以传统的光网络节点通常只能静态配置且不能提供内容识别。例如SDH的同步传送模块和OTN的光数据单元很难进行数据的识别和处理。

此外，光节点计算资源的缺乏导致网络功能虚拟化难于实现。对于控制层，传统的控制平面有以下弊端：有限CPU和内存的嵌入式系统，只能够处理拨动光开关或者选择交换机波长频带等直接指令。

图1介绍了在现有NFV技术下，建好的NFV光节点之间在光网络中连接的基本原理图，作为例子，表示在光通道连接的光网络中承载分组时构建由Gbe链路连接的路由器网络。支持NFV技术的光网络节点包括传统的光网络设备、OpenFlow交换机和标准的服务器。在整个光网络中，光网络节点只是其中的一部分。光网络节点的资源经过虚拟化形成虚拟网络节点。需要一个可行的光网络系统架构来支撑新的光网络节点实现NFV功能。

发明内容

为了解决数据被映射到光网络时很难被处理的问题，本发明基于NFV特性节点架构提出了一种实现网络功能虚拟化的方法和相对应的光网络系统。

本发明所述光网络系统，是支持NFV光网络节点的光网络系统架构，包括以下部分：资源层、物理网络(PN)控制层、虚拟网络(VN)控制层和云层。

所述资源层包括网络硬件设施1，例如支持NFV的光节点11，用具有光扩展的OpenFlow协议(OFP)来抽象节点资源。每个光节点配置有OpenFlow代理(OFA)12，对特定供应商的接口进行翻译，然后上报OFP。

所述物理网络控制层包含至少一个物理网络控制器2。

所述物理网络控制器2的功能是光路的建立/释放、虚拟网络节点的构建，内部包含交互引擎、分布式路由计算模块(例如PCE+)、流量工程数据库(TED)等。每个所述物理网络控制器2还包含一个轻量级数据交换格式应用程序编程接口21，用作获取所述物理网络的拓扑信息和所述虚拟网络节点的信息。