软件定义开放光接入网理论模型和控制机理研究

The Software Defined Open Optical Access Network (SDOOAN) concept extends the benefits of Software Defined Networking into broadband access, and makes dumb access pipes become flexible, open and smart, which is an important developing direction for broadband access networks in the Internet era. Theoretical model, architecture and control mechanism are key problems for SDOOAN that need to be solved in the present. This project mainly focus on the following aspects: (1) Theoretical model and resource abstract method for SDOOAN; (2) Enable technologies for SDOOAN, including architecture, northbound/southbound control interface, dynamic network virtualization and application oriented network programming technology; (3) Software defined solutions for SDOOAN to enable smart pipes. On the basis of the SDOOAN concept, establish an innovative experimental system to verify our proposals..Based on these innovative scientific studies and experimental works, we expect to make breakthroughs for SDOOAN in the follows aspects: Hierarchical control architecture, dynamic control and resource mapping mechanism for virtualized access networks, network programming technology and smart pipe solutions, and experimental systems. The research results provide a steady base in theory and technology for the realization of a flexible, open and smart optical access network, and effectively support the development of broadband networks in the Internet era.

软件定义开放光接入网将SDN理念引入光接入网络，使得哑管道变得灵活、开放、智能，是互联网时代宽带网络的重要发展方向。其理论模型、体系架构和控制机理是当前亟需解决的关键问题。本项目重点研究（1）软件定义开放光接入网理论模型和资源抽象方法；（2）软件定义开放光接入网关键支撑技术，包括体系架构、南北向控制接口、动态网络虚拟化技术和面向应用的网络可编程方法；（3）软件定义开放光接入网管道智能化解决方案。基于上述研究建立创新实验系统并对技术方案进行验证。.通过以上创新性科学研究和实验工作，拟在分层控制体系架构、虚拟网络动态管理和资源映射机制、基于北向应用接口的网络可编程技术和管道智能化技术方案、以及软件定义开放光接入网创新实验系统等方面取得重要突破，预期成果可为实现虚拟化、开放化、智能化的光接入网络奠定坚实的理论和技术基础，有效支撑面向互联网应用的宽带网络发展。

针对光接入网所存在的网络虚拟化和资源管理、开放架构和控制机理以及可定制网络服务和差异化QoS保证等问题，以网络虚拟化、开放化和智能化为目标，将SDN理念引入光接入网络，使得哑管道变得灵活、开放、智能。项目组针对光接入网网络虚拟化、开放控制、管道智能化等几个方面的关键技术问题，提出开放光接入网理论模型、全网负载均衡算法、面向用户的带宽定制服务方案，并搭建软件定义开放光接入网实验平台进行实验验证。具体包括：（1）提出了不同光接入技术和组网方式下的异构光接入网理论模型，包括网络模型和接口数据模型。（2）研究设计了软件定义光接入网开放控制代理方案，提出了时延感知的虚拟服务链提供方法。（3）针对不同的网络环境研究设计了多种网络资源调度算法，包括PON口负载均衡算法、公平性感知的波长与子载波联合分配算法以及用户流量感知的5G前传网络带宽调整方案。（4）在软件定义开放光接入网管道智能化应用上，研究设计了软件定义云接入网动态价格接入控制技术方案。（5）提出了软件定义云接入网带宽预订系统设计方案，并基于开源控制器OpenDayLight和数据平面的实体设备搭建平台进行了实验验证。.基于上述创新性研究成果，项目组在 Scientific Programming、 Optical Fiber Technology等国际学术期刊以及OECC、ACP等国际学术会议上发表了学术论文11篇，其中 SCI 检索论文3篇、EI检索论文9篇（含刊源）；申请了国家发明专利4项。通过本项目的开展，共培养研究生14名，其中博士研究生3名，硕士研究生11名。