基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)探討

扈兆明

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510630）

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與實(shí)現(xiàn)，可以更大程度上來(lái)解決移動(dòng)互聯(lián)業(yè)務(wù)激增的問(wèn)題，在原有通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了融合與演進(jìn)，同時(shí)引入更多新無(wú)線傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用場(chǎng)景用戶業(yè)務(wù)傳輸要求。而基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，則是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與是邏輯控制功能的分離，對(duì)數(shù)據(jù)層與控制層進(jìn)行解耦，解除傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所存在的數(shù)據(jù)傳輸受限、封閉僵化以及資源效率低等問(wèn)題，可進(jìn)一步滿足業(yè)務(wù)差異化需求。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)

5G移動(dòng)通信技術(shù)頻譜效率更高，無(wú)需進(jìn)行調(diào)度便可完成信息數(shù)據(jù)的傳輸，不僅可以提高傳輸速率，同時(shí)還可以降低能量損耗，可向用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)服務(wù)。將5G技術(shù)應(yīng)用到移動(dòng)通信中，不僅可以在現(xiàn)階段技術(shù)基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)線技術(shù)進(jìn)行整合，同時(shí)更是可以根據(jù)不同用戶的對(duì)應(yīng)需求來(lái)提供相應(yīng)差異性服務(wù)。并且，對(duì)于相距蜂窩宏基站間距較大的用戶，5G所應(yīng)用的超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以完全解決信息傳輸過(guò)程中存在的限制，保證良好的業(yè)務(wù)效果。5G移動(dòng)通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以在用戶聚集密集的場(chǎng)所形成蜂窩式區(qū)域，避免不同用戶之間的相互干擾，不僅可以保證較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)還可以節(jié)約大量運(yùn)行成本，對(duì)比現(xiàn)有4G技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中具有更大優(yōu)勢(shì)[1]。

2 SDN特點(diǎn)分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)控制器

SDN架構(gòu)重要組成部分之一就是SDN網(wǎng)絡(luò)控制器，主要功能是連接上層應(yīng)用與底層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備?？山邮諗?shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)上報(bào)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等信息，獲取網(wǎng)絡(luò)全局拓?fù)湫畔?，可?zhí)行集中式網(wǎng)絡(luò)資源管理調(diào)度，完成數(shù)據(jù)的高效以及可靠轉(zhuǎn)發(fā)。SDN控制器內(nèi)涉及到的多項(xiàng)重要技術(shù)，如控制器東西向擴(kuò)展技術(shù)、控制器南向網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等。現(xiàn)在為滿足不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)用需求，研究成果內(nèi)存在較多類型的SDN控制器，基于5G移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，還需要在現(xiàn)有控制器基礎(chǔ)上，對(duì)其性能的增強(qiáng)與擴(kuò)展進(jìn)行研究。

2.2 可擴(kuò)展技術(shù)

SDN數(shù)據(jù)平面和控制面板實(shí)現(xiàn)了分離，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高效靈活管理，但是對(duì)于集中式管理平面以及管理平面設(shè)計(jì)模式，再加上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面頻繁化交互問(wèn)題，還遺留著易受攻擊、負(fù)載過(guò)重、信令交互效率低等問(wèn)題，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能產(chǎn)生了較大影響，同時(shí)也對(duì)SDN在廣域網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用效果產(chǎn)生干擾。因此，需要就SDN可擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)新型分布式控制架構(gòu)進(jìn)行研究，重點(diǎn)做好多控制器間負(fù)載均衡、系統(tǒng)可用性以及主動(dòng)、被動(dòng)流標(biāo)安裝方式的結(jié)合方面的分析。

3 基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 5G云構(gòu)架

基于SDN的5G云構(gòu)架實(shí)現(xiàn)，可大幅度的減少分組核心網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速以及高效的管理。以SDN和云技術(shù)作為基礎(chǔ)，融入5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基于SDN與云計(jì)算的5G無(wú)線以太網(wǎng)架構(gòu)，需要通過(guò)接入云、分布式嚴(yán)禁分組核心局域云以及集中式演進(jìn)分組核心本地云三部分構(gòu)成。其中，接入云包括本地疏導(dǎo)、接入點(diǎn)、接入路由器、Open Fow交換機(jī)、本地SDN控制器等幾部分構(gòu)成。分布式演進(jìn)分組核心局域云在整個(gè)構(gòu)架中，由接入云不同數(shù)據(jù)流匯集到一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)中心、路由器以及局域疏導(dǎo)幾部分組成，同時(shí)還通過(guò)分布式方法來(lái)管理用戶居于移動(dòng)性。集中式演進(jìn)分組核心本地云則包括集中式IMS、MME、計(jì)費(fèi)規(guī)則與策略控制功能組件、本地用戶服務(wù)器幾部分，可根據(jù)用戶認(rèn)證信息，來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)信息，并完成集中式管理。

3.2 5G多控制器架構(gòu)

基于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所具有的多網(wǎng)、廣域覆蓋以及多蜂窩異構(gòu)融合等特點(diǎn)，對(duì)SDN集中控制特性進(jìn)行了綜合分析，最終提出基于SDN的5G多控制器結(jié)構(gòu)體系。其包括了基于SDN的5G可編程分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，和基于SDN智能內(nèi)容分發(fā)架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)傳輸與云架構(gòu)組成網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，可滿足動(dòng)態(tài)信息傳輸不同容量間接入要求。尤其是對(duì)于高頻信息所覆蓋區(qū)域，5G多控制架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立集成信息，相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，占用的網(wǎng)絡(luò)資源更少，提高了資源利用效率。同時(shí)，5G多控制器結(jié)構(gòu)內(nèi)，嵌入式結(jié)構(gòu)可以大幅度的提高網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性，作為研究新型業(yè)務(wù)的重要保障。對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)多控制器，基站控制器可以對(duì)信息資源虛擬切片處理，提高數(shù)據(jù)資源的調(diào)度效率，使得資源傳輸可操作性更強(qiáng)。而無(wú)線接入網(wǎng)控制器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息傳輸與設(shè)備管理的高度統(tǒng)一，確保信息傳輸過(guò)程的穩(wěn)定性與綜合性，可避免信息混亂問(wèn)題的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)，將現(xiàn)有通信技術(shù)作為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，提供數(shù)據(jù)傳輸容量以及速率，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)服務(wù)?；赟DN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中具有非常的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在保證數(shù)據(jù)傳輸速率與安全性的同時(shí)，還可以減少成本投入，需要針對(duì)其進(jìn)行深入研究。

[1] 文杰斌.基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017，（09）：27-28.