5G網元設備端口實現自動分配的分析研究

余博文

摘要：隨著互聯網和云計算技術的發展，5G網絡中各個網元設備之間的網絡拓撲與硬件層面密切相關。在實際機房中安裝設備，并梳理設備之間的光跳纖和以太網線纜，屬于5G云化網絡設計階段的工作。由于5G云化網絡拓撲復雜，涉及的線纜數量眾多，僅依靠人工進行端口表的分配與審核容易出現遺漏或誤判的情況。因此，本文結合實際5G云化網絡設計中的現狀，對5G網元設備端口實現自動分配進行分析與研究。

關鍵詞：5G網元；端口分配；網絡拓撲；光跳纖；以太網線纜

一、引言

5G云化網絡的建設通?？煞譃榉桨敢巹潯F場勘查、設計、施工及集成5個階段。在方案規劃階段，需要明確大致的設備連接方案，包括各類設備之間的連接方式和配置等宏觀情況。隨后在現場勘查的設計階段，需要具體的微觀信息，如5G網元設備總數量、每臺設備不同類型端口的數量，以及每臺設備與其他設備之間的線纜連接數量和類型[1]。

本文將研究在梳理好線纜表和分配之前的端口表基礎上，根據通信設備及線纜設計的規則，實現5G網元設備的端口表自動分配的方法，并分析自動分配后的端口表，以確保正確性并提供驗證方法。

二、前置條件

線纜表中記錄與端口表關聯的線纜屬性包括線纜類型、長度、數量、連接的上行設備和下行設備；而端口表需要記錄設備具有多少個面板、每個面板上的端口是通過光信號或電信號傳輸數據，光信號端口上光模塊的類型，以及哪些類型的線纜可以接入到該光模塊上。

設備全量表、線纜表及端口表的結構可參考數據庫存儲表結構設計的原則，確保每個字段參考第一范式保證原子性，作為不可分割的數據項。最核心的基本點是設備全量表，用于記錄5G云化網絡中所有網元設備的信息。

（一）設備全量表

設備全量表對網絡拓撲圖的涵蓋及關聯中，需要特別關注以下信息和注意點：

其一，設備全量表中設備名稱必須是唯一且明確的，以便在網絡拓撲圖中準確標識每臺設備。

其二，每臺設備在設備全量表中的信息應該是獨立的，不受線纜表和端口表的內容影響。同時，線纜表和端口表中引用的信息都應依賴于設備全量表的內容。

這樣做可以確保設備全量表的完整性和準確性，同時也能夠保證網絡拓撲圖中涉及的設備信息和線纜關系的有效關聯。

（二）線纜表約束性

在線纜表中，通常需要體現兩臺上、下行設備之間的線纜連接關系。線纜表中的主要用途包括互聯互通、帶外管理[2]、M-LAG peerlink[3]、雙主檢測、三層業務逃逸鏈路、Console配置[4]。

（三）端口表約束性

端口表中的板卡編號表示設備上的槽位號；端口編號即刻印在實際設備上的標識；端口描述用于記錄對應端口適配的帶寬、電接口或光模塊類型，以及傳輸距離等含義；連接至及對端端口兩列用于記錄當前端口連接的對端設備以及其對應端口。

三、功能步驟設計

由于設備全量表的信息較為基礎，在信息處理時僅需要進行簡單的采集即可，不涉及復雜的邏輯分析。后續操作步驟需要結合設備全量表中的基礎字段進行分析。為方便后文描述，在此定義5G網元設備全量表的信息集合為D，共n臺設備，同時，設備全量表、線纜表、端口表定義為列向量，即

D = {di | i∈[1， n] }

本章節將先從線纜表的處理步驟進行描述。

（一）線纜表處理步驟

對于線纜表的數據，定義其信息集合為C，共m行線纜信息：

C = { ci | i∈[1， m] }

針對線纜表信息C，每一項ci的定義式為：

其中dx、dy表示線纜表中的上下行設備。為了簡化后續步驟的推演過程，在滿足x∈[1， n]、y∈[1， n]的條件下，特定義線纜表中的 。qi表示兩臺設備之間線纜的條數，Ui用于表示線纜唯一性的信息。并且，每一項線纜唯一性的信息記為：

Ui = {uij | j∈[1， t] }

而每一項Ui中的線纜唯一性信息uij，μj表示不同維度的線纜屬性中選擇得到，且滿足uij∈μj。μj包括線纜類型、線纜程式、主要用途、責任分工以及其他信息。

（二）端口表處理步驟

定義端口表中可以進行分配的端口信息集合P，共s行端口分配信息：

P = { pi | i∈[1， s] }

在端口表信息P中的pi，定義式為：

結合前文公式的定義，gx、gy分別表示設備當前端口的編號及其對端設備所連接端口的編號。針對線纜表信息C、端口表信息P中的每一項ci、pi，端口表中需要記錄兩端設備相互之間對端的信息，因而則需要滿足

四、驗證原理

根據功能步驟設計中的方法進行完畢后，對于產生的結果，需要使用一定的驗證方法證明產生結果的正確性。每一項線纜μj屬性維度的可選數量記為count { μj }，則表示線纜唯一性所有組合后的屬性數量為：

此時，對所有維度的線纜屬性進行組合，拼接成U'，為t'行t列的矩陣。U'的每一列值uij'，是關于表示其對應列屬性μj的有序循環，共循環t' /count{ μj } 次。對應U'的每一行值ui'，則記U'={ui'? | i∈[1， t' ] }。由此可知，每一項線纜表信息C、端口表信息P中對應的每一項Ui的值，必定滿足Ui∈U'。

此外，上述公式還滿足條件：

即：

則可保證端口表信息P自身結果的正確性。當線纜表信息C及端口表信息P相互對應時，即任意一項均可在線纜表中查詢到，由上可得出結論：

用D（ U' ）T表示每臺設備di在uj'下的數量統計矩陣，記為S，則：

參考之前公式的要求，對于線纜表信息C，其中已有的每臺設備的信息：

dx∈C，U∈C

dy∈C，U∈C

對于端口表信息P，其中已有的每臺設備的信息：

dx∈P，U∈P

dy∈P，U∈P

當滿足 +? =? +? ，且對于? 在滿足前文公式的條件，方可認為兩端吻合。

若P中出現某一項互換，則 、 中的各項不受影響， +? 、 +? 也不會發生變化，由此則可以找出不對應的位置。

因此，僅憑借公式則無法完全保證線纜信息C、端口信息P之間的一致性，由此證畢原理。

五、結束語

本文對5G網元設備的端口表實現自動分配的方法進行了分析研究，并論證了分配后的端口表如何確保正確性。同時，還對現有資源池網絡的端口表在面向已有端口的連接線纜分布更為復雜的情況下，如何使自動分配后的端口表更符合硬件集成人員在編寫端口配置腳本的習慣進行了展望分析。具體如新增線纜需要接入的端口如何確認優先級、如何根據現有設備面板上的端口分布確認對端設備上占用的是哪一個端口等，都需進一步探究。

參考文獻

[1]康忠學，楊萬全．通信工程建設實務[M]．四川大學出版社，2013．

[2]尹賽超，黃梅．數據中心帶外管理建設研究[J]．信息技術與信息化，2023，（03）：66-69.

[3]石瑞華．MLAG技術在數據中心雙歸屬中的原理及應用[J]．電子技術與軟件工程， 2019，（20）：21-22．

[4]張魯峰．解決交換機無法清除CONSOLE口登錄密碼的問題[J]．網絡安全和信息化，2021，（10）：158-159．