SDN技術(shù)在5G智能承載網(wǎng)中的應(yīng)用分析

屯譽(yù)蓉

【摘要】? ? 承載網(wǎng)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)滿(mǎn)足5G回傳業(yè)務(wù)，5G前傳業(yè)務(wù)，通信云間本地業(yè)務(wù)、大客戶(hù)、互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)以及其他新增的特色定制化業(yè)務(wù)的承載需求，5G智能承載網(wǎng)絡(luò)主要以智慧化為目標(biāo)，打造智慧化、高效性、扁平化的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，支撐5G全面云化業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的智能化開(kāi)通、調(diào)優(yōu)、維護(hù)。

【關(guān)鍵詞】? ? SDN技術(shù)? ? 5G智能承載網(wǎng)? ? 應(yīng)用分析

一、概述

隨著運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷增多，網(wǎng)絡(luò)上部署的設(shè)備內(nèi)置了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這增加了運(yùn)營(yíng)商們對(duì)定制化網(wǎng)絡(luò)的管理難度，運(yùn)營(yíng)商的維護(hù)人員也無(wú)法在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上調(diào)配開(kāi)通新的業(yè)務(wù)。同時(shí)，現(xiàn)有的承載網(wǎng)技術(shù)更新?lián)Q代的周期越來(lái)越快，各種用戶(hù)的需求也呈現(xiàn)出豐富多變的特點(diǎn)，新業(yè)務(wù)的不斷變革，5G大帶寬業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，用戶(hù)追求高帶寬大流量的需求，各種新型服務(wù)層出不窮的出現(xiàn)，進(jìn)一步凸顯了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源瓶頸的問(wèn)題。

傳統(tǒng)承載網(wǎng)在根據(jù)業(yè)務(wù)需求部署擴(kuò)容之后，由于傳統(tǒng)傳輸設(shè)備的硬件是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商提前根據(jù)業(yè)務(wù)需求制造的，如果新的業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)，設(shè)備供應(yīng)商是不可能在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上修改已設(shè)定好的繁雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商們只能重新部署一張嶄新的網(wǎng)絡(luò)。目前5G基站業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，業(yè)務(wù)模式多種多樣，承載網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性不再是衡量用戶(hù)滿(mǎn)意度的標(biāo)準(zhǔn)，靈活性、敏捷性和實(shí)時(shí)性反而是搶占客戶(hù)的決定性因素。

在5G大發(fā)展的背景下，用戶(hù)的多寡變成衡量這個(gè)網(wǎng)絡(luò)好壞的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營(yíng)商們希望將Control level與Forwarding leve分離，從而擺脫硬件設(shè)備商對(duì)業(yè)務(wù)需求的不能及時(shí)響應(yīng)。

故SDN技術(shù)的落地給運(yùn)營(yíng)商提供了新的思路。SDN是基于控制層面和轉(zhuǎn)發(fā)層面相互分離的技術(shù)，控制層面作為腦部中樞，直接指揮轉(zhuǎn)發(fā)層面向東向西，打個(gè)比方，一群工蟻在指揮官的指揮下，有條不紊的將大米粒運(yùn)回洞穴，指揮官就像控制層面，工蟻就像轉(zhuǎn)發(fā)層面，它們不需要思考，能聽(tīng)懂指揮就可以。這種模式使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行簡(jiǎn)單明了、業(yè)務(wù)開(kāi)通的效率快捷方便。

二、SDN的定義

SDN（software Defined Networking），中文名稱(chēng)為軟件定義網(wǎng)絡(luò)，它是一種基于軟件編程的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和技術(shù)，它的核心技術(shù)OpenFlow是通過(guò)將在網(wǎng)運(yùn)行的設(shè)備的控制層面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面或者管理層面分離開(kāi)來(lái)，支持集中統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管控，可以達(dá)到靈活控制網(wǎng)絡(luò)流量的目的，使底層笨拙的物理網(wǎng)絡(luò)作為硬通路由變得更加靈活智能，也可以為核心層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼翱蛻?hù)應(yīng)用提供良好的創(chuàng)新平臺(tái)。SDN的這種中樞和行動(dòng)分離的能力使得網(wǎng)絡(luò)的智能化統(tǒng)籌管理和集中化控制分發(fā)，獲得了數(shù)量級(jí)般的提升，能夠有效的化解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所面臨的資源規(guī)模擴(kuò)容受限，業(yè)務(wù)調(diào)整不靈活、業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)效性低，組網(wǎng)模式變更被動(dòng)等尷尬問(wèn)題。

SDN的核心訴求就是希望APP或者用戶(hù)參與對(duì)已部署網(wǎng)絡(luò)的管理與控制，滿(mǎn)足各種個(gè)性化的應(yīng)用，使其能夠在既有網(wǎng)絡(luò)上得到快速準(zhǔn)確的響應(yīng)，運(yùn)營(yíng)商的維護(hù)部門(mén)希望可以全程全網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況、光纜路由走向、業(yè)務(wù)流向、故障點(diǎn)等，為了滿(mǎn)足這種核心訴求，SDN必須做到控制層面與轉(zhuǎn)發(fā)層面相分離或者管理層面與控制層面相分離。

三、SDN網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及特點(diǎn)

SDN的典型架構(gòu)分為三層，分別是應(yīng)用層、控制層、數(shù)據(jù)傳輸層。

最上面一層被稱(chēng)為應(yīng)用層，應(yīng)用層的主要功能為信息處理。它是SDN的核心所在，應(yīng)用層可以通過(guò)控制層對(duì)個(gè)性化服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理，應(yīng)用層需要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理。

中間一層為控制層，控制層主要負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)資源的收集、識(shí)別、再分配，在線實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渎酚勺儞Q、跟蹤網(wǎng)絡(luò)流量信息、收集業(yè)務(wù)的狀態(tài)信息等;在控制層，最重要的就是SDN控制器，它肩負(fù)著整張網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、分配、查詢(xún)、改路等信息的處理及發(fā)布。

最下面一層是數(shù)據(jù)傳輸層，可以較快的處理與之匹配的數(shù)據(jù)流，能為數(shù)據(jù)提供簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)發(fā)功能，它的組成部件主要是一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

除了以上三個(gè)層面之外，控制層與數(shù)據(jù)層之間的接口例如OPenFlow以及應(yīng)用層與控制層之間的接口API也是SDN網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分。按照網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中接口的位置，OPenFlow稱(chēng)為南向接口，API稱(chēng)為北向接口。

四、SDN控制器在綜合網(wǎng)管中的應(yīng)用

目前基礎(chǔ)承載網(wǎng)正向著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)簽透明化，各廠家的組網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一化，網(wǎng)絡(luò)管理及控制智慧化，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)便捷化等目標(biāo)發(fā)展。隨著通信云業(yè)務(wù)、5G基站業(yè)務(wù)及其帶動(dòng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、集團(tuán)大客戶(hù)以及常規(guī)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展壯大。原有的基礎(chǔ)承載網(wǎng)要適時(shí)的轉(zhuǎn)變?cè)瓉?lái)被動(dòng)的承載方式，引入更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的硬件設(shè)備以及個(gè)性化的軟件，打造出一張以云數(shù)據(jù)中心為核心的綜合智能承載網(wǎng)。

在這張網(wǎng)上，搭建地基的硬件設(shè)備是簡(jiǎn)單化、智能化的，上層加載的軟件是多樣化、個(gè)性化的，所以這也就需要網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)具備智慧化、自動(dòng)化、開(kāi)放式。智能化可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、端對(duì)端個(gè)性化新業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)開(kāi)通，自動(dòng)化可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的故障點(diǎn)，自行倒換最佳路由，自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)切換，極大的解放人力消耗;開(kāi)放性可以給用戶(hù)提供親身參與定制化業(yè)務(wù)開(kāi)通的體驗(yàn)感提升用戶(hù)的參與感。

河南聯(lián)通下轄18個(gè)地市，每個(gè)地市均建設(shè)有獨(dú)立的智能承載網(wǎng)，這張承載網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)安全性及可靠性要求較高、涉及的設(shè)備供貨多廠商較多（華為、中興、烽火、新華三等）等特點(diǎn)。驅(qū)使全國(guó)層面建設(shè)一套智慧化額綜合網(wǎng)管。

目前河南聯(lián)通智能承載網(wǎng)綜合網(wǎng)管系統(tǒng)采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，骨干層面聯(lián)通集團(tuán)統(tǒng)一建設(shè)，省級(jí)層面，集團(tuán)公司統(tǒng)一編制網(wǎng)管系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書(shū)，指導(dǎo)各省自行建設(shè)本省的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，省級(jí)網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)完成后與骨干層面的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，完成端到端的實(shí)時(shí)管理監(jiān)控。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組架圖如下圖所示，業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)是定制化業(yè)務(wù)自行載入的統(tǒng)一接入口，集中網(wǎng)管系統(tǒng)可以為運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員提供各種需要的功能，SDN控制器及業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足智能承載網(wǎng)的網(wǎng)間協(xié)同，編制控制程序及組織統(tǒng)一下發(fā)。

智能承載網(wǎng)SDN控制器及業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同、控制及配置程序下發(fā)等，可滿(mǎn)足5G大帶寬低時(shí)延高可靠性的業(yè)務(wù)、通信云與互聯(lián)網(wǎng)一體的業(yè)務(wù)、大客戶(hù)專(zhuān)線業(yè)務(wù)以及傳統(tǒng)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的綜合承載，以及以綜合承載為基礎(chǔ)的其他業(yè)務(wù)開(kāi)通自動(dòng)化、業(yè)務(wù)調(diào)整靈活化、帶寬配置彈性化、業(yè)務(wù)配置線上化等更高層次的目標(biāo)。其中：

（1） 業(yè)務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)及個(gè)性化業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)開(kāi)通、按需調(diào)整由直接網(wǎng)管服務(wù)器控制，同時(shí)開(kāi)放北向接口的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力和業(yè)務(wù)尋路能力，供用戶(hù)隨時(shí)調(diào)整隨時(shí)調(diào)用。

（2）SDN控制器具備對(duì)自己區(qū)域范圍內(nèi)負(fù)責(zé)的智能承載網(wǎng)各層級(jí)設(shè)備（接入設(shè)備、匯聚設(shè)備、核心設(shè)備）的集中控制能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)路徑的計(jì)算，優(yōu)先選擇最佳路徑，以及指揮控制網(wǎng)絡(luò)中樞完成智能的業(yè)務(wù)配置，實(shí)現(xiàn)配置指令的自動(dòng)下發(fā)。

（3）智能承載網(wǎng)SDN控制器采用南向配置模板與南向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)接。

（4）智能承載網(wǎng)SDN控制器與業(yè)務(wù)系統(tǒng)和云網(wǎng)跨域協(xié)同層、通信云之間接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)接。

基于 SDN 控制器的部署，網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)的功能有：

網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)部署：通過(guò) SDN 集中控制器的信息采集功能獲取全網(wǎng)全局的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將外部光纜網(wǎng)資源和內(nèi)部路由尋址資源作為資源池，根據(jù)客戶(hù)定制的業(yè)務(wù)類(lèi)型、帶寬大小、流量多寡、剛性、彈性模式等需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的部署，驅(qū)動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)層及光纜通路層的路由貫通，建立直達(dá)鏈路，形成不同以往的新拓?fù)洹?/p>

業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放： IP+光協(xié)同解決方案支持業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放，可以將跨 IP 和傳輸多部門(mén)的兩層業(yè)務(wù)發(fā)放處理流程簡(jiǎn)化。通過(guò)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)處理入口，自動(dòng)化的跨層處理網(wǎng)絡(luò)資源提供并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放，避免不同部門(mén)之間的人工協(xié)調(diào)，縮短業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間，從月/周到秒的量化升級(jí) 。

帶寬按需分配：包含帶寬按需發(fā)放，帶寬按需定制，帶寬按需調(diào)整，服務(wù)質(zhì)量選擇（SLA 選擇）等。

簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維： 能夠充分發(fā)揮軟件自動(dòng)控制的能力，為網(wǎng)絡(luò)提供豐富的運(yùn)維應(yīng)用。應(yīng)用范圍覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)發(fā)放、維護(hù)與故障處理、網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化等各個(gè)方面，使得網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)規(guī)劃更簡(jiǎn)單，業(yè)務(wù)提供更快速，故障處理更便捷，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更簡(jiǎn)單。

五、智能承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模式

智能承載網(wǎng)在初期將采用SNMP和Telemetry相結(jié)合的模式，對(duì)一些時(shí)效性要求不高，變動(dòng)頻率不高的數(shù)據(jù)可采用SNMP模式進(jìn)行采集，對(duì)要求時(shí)效性高，需精準(zhǔn)采集的數(shù)據(jù)采用Telemetry模式采集;后續(xù)管理統(tǒng)一到Y(jié)ANG模型驅(qū)動(dòng)的Netconf+ Telemetry，由分鐘級(jí)粗放式的拉模式管理向秒級(jí)自動(dòng)上報(bào)的推模式進(jìn)行演進(jìn)。Telemetry主要特點(diǎn)如下：

（1）采集周期短：采用推模式進(jìn)行管理信息的采集，通常采集周期能達(dá)到秒級(jí)或亞秒級(jí)，設(shè)備自動(dòng)上報(bào)需要采集的數(shù)據(jù)，設(shè)備掌控主動(dòng)權(quán)。

（2）智能化、自動(dòng)化：按照YANG模型，精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的將豐富的數(shù)據(jù)源自動(dòng)的打包推送給管控平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，支撐精準(zhǔn)運(yùn)維和管理，數(shù)據(jù)采集周期短，不易出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障等信息的遺漏問(wèn)題。

六、結(jié)束語(yǔ)

SDN是現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)之一，SDN 技術(shù)賴(lài)以生存的本質(zhì)是差異化的用戶(hù)體驗(yàn)，在5G建設(shè)的浪潮中，抓住了用戶(hù)就等于抓住了流量，抓住了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的契機(jī)，SDN技術(shù)加載在智能承載網(wǎng)上，不同的用戶(hù)通過(guò)智能化操控應(yīng)用層的APP、開(kāi)放的集中控制平臺(tái)，不斷優(yōu)化承載網(wǎng)絡(luò)本身的承載能力，使承載網(wǎng)以更加精準(zhǔn)及時(shí)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方式提升網(wǎng)絡(luò)的KPI，故而SDN 技術(shù)將成為現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)商們?cè)诮ㄔO(shè)智能承載網(wǎng)時(shí)最受青睞的選擇。