面向5G的異構(gòu)智能網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)構(gòu)建

魯 佳，褚如龍，韓 祎，朱英杰

（三維通信股份有限公司，杭州 310053）

1 引言

信息時代的發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)成為人們生產(chǎn)生活必不可少的體系，網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)不僅提高了生產(chǎn)效率，方便了人們之間的聯(lián)系，也促進(jìn)了世界范圍內(nèi)的信息共享，促進(jìn)了信息之間的溝通和傳輸。雖然網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)也帶來一些不好的風(fēng)氣，但總的來講對于社會的貢獻(xiàn)利大于弊。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)水平也在逐漸提升，從原先的3G到4G，再到現(xiàn)在的5G，逐步滿足人們對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求。目前，大部分的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)仍然是基于傳統(tǒng)模式下的有線網(wǎng)絡(luò)接入端，包括路由器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)信息安全保障等內(nèi)容，都是以此為依據(jù)進(jìn)行的。但5G的接入，給現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來很大的挑戰(zhàn)，這主要表現(xiàn)在服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)穩(wěn)定性方面。5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對于存儲容量與計算能力的需求較高，而且接入后還存在用戶接入選擇、網(wǎng)絡(luò)資源管理等問題，因此需要構(gòu)建一個可以支持更加復(fù)雜的運(yùn)算的處理能力以及業(yè)務(wù)決策能力的新型智能處理模塊，構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

2 面向5G的智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)接入端的種類也越來越多，例如有微蜂窩、廣播基站、AP等多種方式，同時由此產(chǎn)生的VTN也是多種樣式。目前來說，云化技術(shù)在電信網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用十分普遍，實(shí)現(xiàn)了通信資源的池化和云化。不同種類的VTN的傳輸和計算服務(wù)不同，多元組屬性也不同，基于此，我們引入面向5G的SDN智能體的概念，這個智能體能夠以5GVTN自身特征為基礎(chǔ)，智能化選擇接口或交換節(jié)點(diǎn)，給出基于5G網(wǎng)絡(luò)的策略以及路由選擇，以適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

構(gòu)建面向5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需要遵循三大原則：一是保證網(wǎng)絡(luò)的軟性、靈活性和動態(tài)性，也就是說，將傳統(tǒng)模式下的固定部署、連接轉(zhuǎn)化為現(xiàn)階段所需的動態(tài)部署和連接，以此實(shí)現(xiàn)用戶上網(wǎng)能夠不受空間和時間的限制。二是將移動網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)化，以達(dá)到移動網(wǎng)絡(luò)與IT網(wǎng)絡(luò)的相互連接和融合；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計（SOA，做到數(shù)據(jù)與計算分離）。三是集中化智能和分布化處理，前者的意思是要確保架構(gòu)功能在整體上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，從而給垂直行業(yè)帶來有價值的個性化服務(wù)；后者的意思是盡可能的貼近用戶對移動網(wǎng)絡(luò)的功能需求，避免空間距離造成的延遲，提高網(wǎng)絡(luò)速率。

為了滿足5GVTN的架構(gòu)建設(shè)和SDN的智能化需求，需要定制一款智能化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)控制層高準(zhǔn)確度的控制操作和轉(zhuǎn)發(fā)層用戶的接入。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，它由業(yè)務(wù)層、控制層和轉(zhuǎn)發(fā)層組成。其中，業(yè)務(wù)層主要是提供一些基本的服務(wù)，比如大范圍無線網(wǎng)絡(luò)的接入、對速度有著高要求的移動網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器與傳感器之間的信息交互等。

控制層在SDN智能體和核心控制模塊的共同作用下，利用各個方向的接口同時搭建了與業(yè)務(wù)層、轉(zhuǎn)發(fā)層的信息通道，進(jìn)行信息交互傳輸。因為考慮到業(yè)務(wù)層有更高的通信需求、用戶接入需求、特殊的頻譜要求等，需要找出最合適的移動通信方案，這就要求對控制層進(jìn)行相對應(yīng)的配置和部署。

圖1 面向5G的智能網(wǎng)絡(luò)體系

轉(zhuǎn)發(fā)層主要是利用池化、虛擬化等手段，把基站或者移動設(shè)備抽象轉(zhuǎn)變成VTN，以基于元能力的方式，實(shí)現(xiàn)上層用戶的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，同時可提供多用戶接入、時延控制、多用戶管理等功能。該種元能力具有五元組屬性，即頻譜資源（代表其可使用的頻段數(shù)和帶寬）、這種元能力具備五種屬性，分別為頻譜資源（指可利用的寬度和頻段數(shù)）、計算能力（對于數(shù)據(jù)的處理能力以及流量匹配能力）、能量資源（所有配套設(shè)備和節(jié)點(diǎn)的能量收割率和資源總數(shù)）、傳輸能力（使用無線傳輸流量和數(shù)據(jù)的能力）和接入能力（提供給用戶接入的方式和類型）。

在各層結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)作用下，基于元模型網(wǎng)絡(luò)的SDN智能體能夠?qū)崿F(xiàn)路由的智能化管理、業(yè)務(wù)的快速開通、網(wǎng)絡(luò)的智能優(yōu)化、調(diào)整和修復(fù)。

3 結(jié)束語

本文首先分析了5G環(huán)境下SDN可能面臨的困境，用戶接入節(jié)點(diǎn)種類的多樣化，接入方式的差異，然后從高層次入手，引入可獨(dú)立部署、可擴(kuò)展、模塊化的SDN智能體，在元模型的基礎(chǔ)上，提出了面向5G基于元模型的智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系，通過元模型智能化地管理調(diào)度SDN網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)了以往智能網(wǎng)絡(luò)無法靈活部署和精確管理等缺陷，實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)絡(luò)的自我優(yōu)化、自我管理功能。在這一架構(gòu)下，通信網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商可以模塊化地部署網(wǎng)絡(luò)，提供價格最優(yōu)的通信服務(wù)，并且可以均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，穩(wěn)定互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù)。