面向5G應用的傳送網SDN技術

劉健

摘要：本文主要對5G網絡引入后，SDN技術的控制要求以及關鍵技術進行了分析和研究，希望能為實現資源優化，提高網絡業務能力提供幫助。

[關鍵詞]5G網絡SDN技術資源優化

如今電子科技技術高速發展，這為我國民眾的生活提供了很大便利，其中有線和無線技術為電子產品的使用提供了方便，其中以SDN技術應用最為廣泛，下文就對SDN技術的應用進行探討。

1SDN定義

SDN是軟件定義網絡的簡稱，是由美國斯坦福大學研究小組創建的一種新型網絡創新架構，其對于網絡虛擬化提供了幫助。該軟件核心技術的應用將網絡設備的控制面和數據面進行了有效隔離，增強了網絡流量以及管道變更管理的靈活性，為核心網絡的推廣構建了完善平臺。

SDN技術是一種將網絡設備的控制平面與轉發平面分離，并將控制平面集中實現的軟件可編程的新型網絡體系架構。我們知道，在傳統網絡中，控制平面功能是分布式的運行在各個網絡節點（如集線器、交換機、路由器等）中的，因此如果要部署一個新的網絡功能，就必須將所有網絡設備進行升級，這極大地限制了網絡創新！從這個角度來看，SDN便是應運而生的“救星”！SDN采取了集中式的控制平面和分布式的轉發平面，兩個平面相互分離，控制平面利用控制一轉發通信接口對轉發平面上的網絡設備進行集中控制，并向上提供靈活的可編程能力。由于具備這種“天賦”，于是SDN自然而然成為EPC控制面和用戶面耦合問題的“克星”。

SDN技術是針對EPC控制平面與用戶平面耦合問題提出的解決方案，將用戶平面和控制平面解耦可以使得部署用戶平面功能變得更靈活，可以將用戶平面功能部署在離用戶無線接入網更近的地方，從而提高用戶服務質量體驗，比如降低時延。

2面向5G應用的傳送網SDN控制需求

在5G網絡運行下，要求實現端到端業務性能的提升，并滿足超低時限、超高寬帶的傳輸承載要求，做好網絡切片、SR分段路由、智能控制等功能，從而給用戶帶來更好的網絡體驗，提高應用效率。5G成熟期網絡需要同時滿足eMBB（EnhanceMobileBroadband，超大帶寬），uRLLC（Ultra-ReliableandLowLatencyCommunications，超高可靠性，超低時延）和mMTC（massiveMachineTypeCommunications，超大連接）業務的需求。

2.1低時延

在5G網絡下，端到端的時延要求達到毫秒級，而對于觸覺網絡和應急通信網絡等的應用要求時延在1毫妙以內。

2.2大容量

用戶的上下行容量要求分別在1G左右。

2.3超高鏈接數量

以每平方公里計算，其鏈接數量要求達到1000K量級標準。

2.4靈活性

確保在高速移動下場景接入的有效性。

2.5網絡切片管控

新型網絡架構的出現提升了網絡切片管控的質量和效率，對強化網絡的開放性能有著重要意義。

在5G網絡下，SDN控制的應用不僅能夠更好地滿足5G網絡運行的相關要求，而且也為端對端業務處理效率的提升奠定了堅實基礎。同時，通過低延時性的合理控制，可以對處理業務進行實時的監督，并在此基礎上，實現網絡的合理優化。另外，針對5G網絡中不同的用戶需求，需要對網絡地層的資源進行切片化管理，以實現多種信息數據的同時傳輸，強化用戶的體驗效果。且隨著需求的變化，相應的技術和資源也會存在一定的更改。具體內容如圖1所示。

軟件定義網絡采用業務應用層、網絡控制層和設備轉發層的三層架構，提升5G網絡資源利用率、業務快速布放、業務靈活調度以及網絡開放可編程能力。

此外，SDN控制器做為網絡智能運營系統具備如下發展趨勢：

（1）端到端管理能力。借助SDN技術，使SPN網絡具備從網元、網絡、業務垂直管理模式向網絡、業務部署再到反饋評估的閉環管理模式轉變。運營系統從業務創建、網絡監測、故障分析、性能評估、網絡切換及恢復，形成一套閉環流程，提升業務部署效率以及網絡健壯性。

（2）自動運維及分析能力。為了應對動態變化的服務，智能運營系統必須完成自動化管理的轉型，實現對網絡功能、應用和業務的敏捷管理。該能力基于5G網絡大數據分析自動形成相關管理、運維策略。

（3）開放型運營能力。智能運營的另外一個重要原則就是突破不同廠商的技術壁壘，構建一個對外開放、統一管控的平臺。通過軟件功能架構的開源開放和運營商網絡能力向第三方的開放，可以加速新技術的成熟和商用，并提供良好的創新空間。

3端到端業務編排架構及網絡切片技術

在5G網絡中，通過SDN控制技術的應用實現了不同區域、不同供應商之間的端到端信息傳輸，不僅提升了業務處理效率，也有效保證了業務處理質量。同時在管控的過程中，可以利用抽象和虛擬化的北向結構，將其與端到端業務編排器予以連接，這些被處理后的數據信息通過與云端編排器的有效連接，實現了分段、分層的傳輸和處理，做到了網絡資源的合理優化，改善了網絡處理效率。5G網絡承載端到端管控架構如圖2所示。

5G網絡中由于承載需求的不同，在業務應用創景傳送過程中需要對網絡資源進行切片，并制定合理的切片管理方案。現階段5G網絡下底層傳送技術主要有OTN、FlexE、FlexO這三種。其中OTN的功能性全且雜，在5G網絡應用場景處理中，能夠根據業務需求完成定制，去掉多余功能。在保證OTN核心功能和OMA功能的同時，添加了IP承載以及彈性控制等相關功能，并吸收了FlexE的部分優勢，實現了進一步的拓展和提升，以滿足時代發展的需求。在網絡切片管控中，新型信息模式的應用加強了各端口之間信息的處理和控制，并通過不同設備的轉換為指定網絡提供了更多優質服務。

FlexE技術在保證原來的構架體系基礎上，增加一個FlexEShim層，并通過分機機制的應用實現多個不同結構的連接以及信息傳輸，強化了不同業務之間的隔離效果，減少了業務傳輸之間的干擾。在切片管理中，通過物理技術的應用，將各端口實行有效的劃分和處理，在確保傳輸效率的基礎上，提升TDM的獨占時隙和隔離性能，從而做到分區業務的處理，提升分區業務同時作業效率。同VPN相比，其隔離性更強，選擇空間更多，有助于5G網絡的分片管理。FlexE作為鏈路接口技術一種，在組網承載以及端到端控制的過程中，還存在著較多問題有待解決，具體內容有：首先，應在FlexE用戶TDM交換功能的基礎上，實現業務的拓展，如以太網MAC業務、電路業務等其次，實現開銷擴展，不斷完善現有的架構開銷模式;再次，加大對FlexE客戶倒換功能的保護力度;最后，加強FlexE傳輸頻率與時間上的同步性。

網絡資源切片的管控主要是通過接入網、傳送網、數據中心以及控制器等設備共同作用實現的。其中控制器主要負責進行底層資源數據的及時有機和轉換，并通過與網絡接口的有效連接，完成數據信息的處理和傳輸，之后再利用其它設備將接受到的數據信息實施切片處理，并上傳到制定分區網絡中，使其形成新的VPN，為用戶提供更多優質服務。而網絡傳送控制器則可以在底層傳輸技術的基礎上，對面向的業務需求實行網絡切片。

比如，通過對延時傳動技術的物理節點以及網絡架構進行劃分，能夠有效提升網絡的傳送量和傳送效率;將管道技術節點與網絡斷開予以隔離，可以改善寬帶網絡的傳送效率;將路由器功能的節點與以太網功能板卡予以劃分，實現海量通信網絡的傳送。傳送網SDN資源切片的虛擬化方案如圖3所示。

4面向業務性能需求的網絡優化控制

5G網絡下對于時延性有著較高要求，在設計運維過程中，傳送網需要制定合理措施對端到端的業務承載性能進行控制，以滿足網絡延時性的要求。同時在承載初期階段，還應有效控制流量，從而制定合理的優化方案。由此可知，在SDN管控架構建設中，要確保其具有性能檢測以及網絡控制等相關功能。這就要求在SDN域控制器和多域控制器上，添加流量和延時信息的收集與拓撲性能，以便于高效完成網絡資源的分析和計算，并在此基礎上，掌握時延性業務路的相關信息。

5結束語

希望通過本文的論述，相關人員可以對SDN管控架構建設的性能及需求有一個明確的了解，并在此基礎上，不斷提升5G網絡的整體性能，以此推動我國網絡技術的進一步發展。

參考文獻

[1]王韻.SDN在綜合承載傳送網的引入與應.用[J].電子測試，2018（24）.

[2]張奇.SDN在傳送網中的關鍵技術及流量工程應用場景[J].電信科學，2015（S1）.

[3]李碩.SDN/NFV技術在5G網絡中的應用分析[J].中國新通信，2017（19）.

[4]劉國強.SDN和NFV的5G移動通信網絡架構探究[J].信息通信，2018，185（05）

[5]徐凌澤.基于SDN的5G移動通信網絡構架[J].通信電源技術，2017（01）.