探討SDN下的5G移動通信網絡架構設計

張璐

摘 要 近幾年，隨著互聯網的不斷發展，移動設備也得到了廣泛的應用，同時也為移動通訊系統的改革帶來了更高的要求。隨著移動系統的不斷升級，5G移動通訊技術也隨之出現，它將以往只能依賴網絡結構的通信技術進行了突破，從而擴大了網絡的覆蓋。建立以SDN為主的5G網絡開發已經成為當下移動通信技術討論的熱點。

關鍵詞 SDN；5G移動通信；網絡構架

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）182-0067-02

隨著4G移動通信系統在我國得到普遍的使用，信息的傳輸和儲存量也得到了大大的提高。但是，隨著人們對網絡需求的不斷變化，對網絡所具有的服務性能進行改進和更新已經成為必然趨勢，所以，5G移動通信系統被開發出來了。5G移動通信系統，主要采取了大量的智能技術來提高信息的傳輸和安全性。

1 SDN概述

1.1 SDN獨特構架

隨著網絡技術的不斷發展，SDN技術也不斷的深入，隨之也出現了SDN相關網絡框架的設計理念。對于該構架的設計分3個部分，分別是控制層、應用層以及基礎設施層。對于應用層，主要是相關各類用戶的業務信息，它通過將控制層與應用層相互連接，實現通過應用層的共性，給用戶制定獨特的網絡需求服務。這樣用戶就可以實現自行管理和控制網絡訪問了。對于SDN的控制層，它主要包含了SDN中的各類控制器。各控制器通過與平面接口相互連接，然后就可以實現與基礎設備的交互了，最后通過接受層對有關設備的信息交互進行上報，進而就可以獲得該設備的狀態了。控制層主要是通過對各個設備進行信息和命令的傳輸，就可以實現對整個網絡的控制與管理。對于SDN的基礎設施層來說，主要是通過各類設備轉發數據，然后利用開放接口命令實現對控制層的服務。首先在實行轉發設備時，要在受到控制層的命令和信息，才能對用戶需要的信息數據進行轉發、分類、更新或修改等操作，這樣能夠將網絡向更簡便化的方向發展。

1.2 SDN的關鍵技術

SDN的關鍵技術主要有網絡控制器和交互協議，還有SDN的可擴展技術等。對于SDN中的網絡構成主要包括轉發數據平面和控制平面之間的交互，還有就是應用平面和控制平面之間的協議。對于目前的技術，主要還是對數據轉發和控制平面的交互進行深入的研究。而且很多人都是比較認可OPENFOW形式的協議，它能夠實現將數據設備以及數據轉發等信息進行合理的控制與管理。對于SDN構架來說SDN控制器是非常重要的部分，它能夠實現上層應用和底層轉發設備的相互連接。該控制器包含了很多重要的技術，它能夠對整個SDN網絡系統進行集中管理和控制。雖然SDN技術具有較為高效和變通的管理技術，但是對于多個交互實現還是存在一定的問題，這嚴重地影響了網絡的完整性。所以，對SDN實施了可擴展技術，它主要是將各個控制器間的主動與被動流標以及負載均衡進行有效的結合。

2 5G移動通信的重點技術

2.1 超密集異構結構

目前，我國正致力于5G網絡的多元化、綜合化、智能化研究，智能化終端的普及使數據流激增，為了滿足用戶網絡需求，必須降低小區半徑、增加低功率節點數。超密集組網致力于5G網絡數據流量的提升[ 1 ]。在未來無線網絡中，無線傳輸技術低功率節點密度能夠呈十幾倍增加，不僅能夠縮小站點距離，而且能夠實現一對一服務，形成超密集異構網絡。該密集化網絡構造能夠縮短節點與終端的距離，提升功率效率及頻譜效率，進而提高系統容量。

2.2 M assive MIMO技術

MIMO技術能夠提升系統頻譜效率及傳輸可靠性，其在4G、3G移動通信技術中便有所應用。然而該技術較為復雜，且存在空間占用問題，導致收發裝置天線數量過少。而M？assive？MIMO技術則能夠實現對天線數量的提升，增加容量與可靠性，具有一定的優越性[2]。該技術能夠提升空間維度資源利用率，降低信號干擾，提升整體功率效率，是第五代移動通信技術的核心。

2.3 全雙工無線傳輸技術

傳統的4G通信技術僅能夠在同一時段、同一頻率下進行單向傳輸，而全雙工無線傳輸則能夠實現雙向同時段同頻傳輸，增強頻譜資源利用的靈活性。該技術能夠促進5G系統對無線頻譜資源的深度挖掘，是第五代移動通信技術的熱點技術。全雙工無線傳輸技術也有自身的阻力因素，當進行同時段、同頻傳輸時，受功率差異影響，會出現嚴重自干擾現象，目前正處于研發階段。

3 在SDN下的5G網絡構架設計

3.1 5G云構架的設計

在5G移動通信網絡結構的設計中，引用云計算和SDN技術，進而提出5G無線以太網系統的構架，它主要是將核心網絡進行簡化分組，進而實現網絡管理的高效與快速發展。該框架主要有分布式局域云、接入云以及集中式本地云這3個部分構成。而分布式局域云是有不同的接入云數據組成一個或多個信息數據中心，然后對用戶移動設備進行分布式的管理。接入云主要是有本地疏導和SDN控制器、路由器和OPEN？FOW以及接入點組成。還有就是集中式本地云它主要是由策略控制與計費、集中式MME和IMS組件、客戶服務器等組成，隨著用戶對信息的認證就可以實現對數據的集中管理。

3.2 5G多種控制器的設計

在SDN基礎下的5G多層網絡設計，主要由SDN相關智能內容和分層編程網絡構架組成。它主要包括網絡控制部分、用戶、基站等部分構成。該構架主要是將多個基站資源進行合理的劃分，實現虛擬分層，進而實現無線資源的管理，之后就是將移動管理、服務鏈、策略等費用實現集中性的管理。對于SDN相關的移動網絡信息分層布局構架的建立，主要由總控制器和有關分發的業務等部分構成。它主要通過接收在網絡狀態下的信息運行，然后實施更新路由、調用信息命令或是重定向客戶到高效的網絡性能資源分發點，進而實現應用程序和網絡狀態的自動狀態轉化，這樣就能夠提高用戶對服務質量的感知了。

4 結語

利用SDN技術發展5G移動通訊網絡已經成為了未來通信技術的主要發展方向。對于移動通訊技術的改革，不僅是通訊領域的創新，更是我國戰略穩定發展的保障。該網絡構架，對于現今的數據儲存與傳輸進行分離，還有對應用與控制層的分離，都將會對信息資源的傳輸和利用帶來更高的效率，而且會提高網絡設備和技術的使用年限，進而實現經濟成本的節約。

參考文獻

[1]趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網絡架構中的應用研究[J].移動通信，2015（14）：64-68.

[2]柴蓉，胡恂，李海鵬，等.基于SDN的5G移動通信網絡架構[J].重慶郵電大學學報：自然科學版，2015，27（5）：569-576.