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面向5G应用的传送网SDN技术

时间:2019-07-03 09:38:58

 【摘要】本文主要对5G网络引入后,SDN技术的控制要求以及关键技术进行了分析和研究,希望能为实现资源优化,提高网络业务能力提供帮助。

【关键词】5G网络SDN技术资源优化

 

 

如今电子科技技术高速发展,这为我国民众的生活提供了很大便利,其中有线和无线技术为电子产品的使用提供了方便,其中以SDN技术应用最为广泛,下文就对SDN技术的应用进行探讨。

 

一、SDN定义

SDN是软件定义网络的简称,是由美国斯坦福大学研究小组创建的一种新型网络创新架构,其对于网络虚拟化提供了帮助。该软件核心技术的应用将网络设备的控制面和数据面进行了有效隔离,增强了网络流量以及管道变更管理的灵活性,为核心网络的推广构建了完善平台。

SDN技术是一种将网络设备的控制平面与转发平面分离,并将控制平面集中实现的软件可编程的新型网络体系架构。我们知道,在传统网络中,控制平面功能是分布式的运行在各个网络节点(如集线器、交换机、路由器等)中的,因此如果要部署一个新的网络功能,就必须将所有网络设备进行升级,这极大地限制了网络创新!从这个角度来看,SDN便是应运而生的“救星”!SDN采取了集中式的控制平面和分布式的转发平面,两个平面相互分离,控制平面利用控制-转发通信接口对转发平面上的网络设备进行集中控制,并向上提供灵活的可编程能力。由于具备这种“天赋”,于是SDN自然而然成为EPC控制面和用户面耦合问题的“克星”。

SDN技术是针对EPC控制平面与用户平面耦合问题提出的解决方案,将用户平面和控制平面解耦可以使得部署用户平面功能变得更灵活,可以将用户平面功能部署在离用户无线接入网更近的地方,从而提高用户服务质量体验,比如降低时延。

 

二、面向5G应用的传送网SDN控制需求

5G网络运行下,要求实现端到端业务性能的提升,并满足超低时限、超高宽带的传输承载要求,做好网络切片、SR分段路由、智能控制等功能,从而给用户带来更好的网络体验,提高应用效率。5G成熟期网络需要同时满足eMBBEnhance Mobile Broadband,超大带宽),uRLLCUltra-Reliableand LowLatency Communications,超高可靠性,超低时延)和mMTCmassive Machine Type Communications,超大连接)业务的需求。

2.1低时延

5G网络下,端到端的时延要求达到毫秒级,而对于触觉网络和应急通信网络等的应用要求时延在1毫妙以内。

2.2大容量

用户的上下行容量要求分别在1G左右。

2.3超高链接数量

以每平方公里计算,其链接数量要求达到1000K量级标准。

2.4灵活性

确保在高速移动下场景接入的有效性。

2.5网络切片管控

新型网络架构的出现提升了网络切片管控的质量和效率,对强化网络的开放性能有着重要意义。

5G网络下,SDN控制的应用不仅能够更好地满足5G网络运行的相关要求,而且也为端对端业务处理效率的提升奠定了坚实基础。同时,通过低延时性的合理控制,可以对处理业务进行实时的监督,并在此基础上,实现网络的合理优化。另外,针对5G网络中不同的用户需求,需要对网络地层的资源进行切片化管理,以实现多种信息数据的同时传输,强化用户的体验效果。且随着需求的变化,相应的技术和资源也会存在一定的更改。具体内容如图1所示。

软件定义网络采用业务应用层、网络控制层和设备转发层的三层架构,提升5G网络资源利用率、业务快速布放、业务灵活调度以及网络开放可编程能力。

此外,SDN控制器做为网络智能运营系统具备如下发展趋势:

1)端到端管理能力。借助SDN技术,

使SPN网络具备从网元、网络、业务垂直管理模式向网络、业务部署再到反馈评估的闭环

管理模式转变。运营系统从业务创建、网络监测、故障分析、性能评估、网络切换及恢复,

形成一套闭环流程,提升业务部署效率以及网络健壮性。

(2)自动运维及分析能力。为了应对动态变化的服务,智能运营系统必须完成自动化管理的转型,实现对网络功能、应用和业务的敏捷管理。该能力基于5G网络大数据分析自动形成相关管理、运维策略。

3)开放型运营能力。智能运营的另外一个重要原则就是突破不同厂商的技术壁垒,构建一个对外开放、统一管控的平台。通过软件功能架构的开源开放和运营商网络能力向第三方的开放,可以加速新技术的成熟和商用,并提供良好的创新空间。

 

三、端到端业务编排架构及网络切片技术

5G网络中,通过SDN控制技术的应用实现了不同区域、不同供应商之间的端到端信息传输,不仅提升了业务处理效率,也有效保证了业务处理质量。同时在管控的过程中,可以利用抽象和虚拟化的北向结构,将其与端到端业务编排器予以连接,这些被处理后的数据信息通过与云端编排器的有效连接,实现了分段、分层的传输和处理,做到了网络资源的合理优化,改善了网络处理效率。5G网络承载端到端管控架构如图2所示。

5G网络中由于承载需求的不同,在业务应用创景传送过程中需要对网络资源进行切片,并制定合理的切片管理方案。现阶段5G网络下底层传送技术主要有OTNFlexEFlexO这三种。其中OTN的功能性全且杂,在5G网络应用场景处理中,能够根据业务需求完成定制,去掉多余功能。在保证OTN核心功能和OMA功能的同时,添加了IP承载以及弹性控制等相关功能,并吸收了FlexE的部分优势,实现了进一步的拓展和提升,以满足时代发展的需求。在网络切片管控中,新型信息模式的应用加强了各端口之间信息的处理和控制,并通过不同设备的转换为指定网络提供了更多优质服务。

FlexE技术在保证原来的构架体系基础上,增加一个FlexEShim层,并通过分机机制的应用实现多个不同结构的连接以及信息传输,强化了不同业务之间的隔离效果,减少了业务传输之间的干扰。在切片管理中,通过物理技术的应用,将各端口实行有效的划分和处理,在确保传输效率的基础上,提升TDM的独占时隙和隔离性能,从而做到分区业务的处理,提升分区业务同时作业效率。同VPN相比,其隔离性更强,选择空间更多,有助于5G网络的分片管理。FlexE作为链路接口技术一种,在组网承载以及端到端控制的过程中,还存在着较多问题有待解决,具体内容有:首先,应在FlexE用户TDM交换功能的基础上,实现业务的拓展,如以太网MAC业务、电路业务等;其次,实现开销扩展,不断完善现有的架构开销模式;再次,加大对FlexE客户倒换功能的保护力度;最后,加强FlexE传输频率与时间上的同步性。

网络资源切片的管控主要是通过接入网、传送网、数据中心以及控制器等设备共同作用实现的。其中控制器主要负责进行底层资源数据的及时有机和转换,并通过与网络接口的有效连接,完成数据信息的处理和传输,之后再利用其它设备将接受到的数据信息实施切片处理,并上传到制定分区网络中,使其形成新的VPN,为用户提供更多优质服务。而网络传送控制器则可以在底层传输技术的基础上,对面向的业务需求实行网络切片。

比如,通过对延时传动技术的物理节点以及网络架构进行划分,能够有效提升网络的传送量和传送效率;将管道技术节点与网络断开予以隔离,可以改善宽带网络的传送效率;将路由器功能的节点与以太网功能板卡予以划分,实现海量通信网络的传送。传送网SDN资源切片的虚拟化方案如图3所示。

 

四、面向业务性能需求的网络优化控制

5G网络下对于时延性有着较高要求,在设计运维过程中,传送网需要制定合理措施对端到端的业务承载性能进行控制,以满足网络延时性的要求。同时在承载初期阶段,还应有效控制流量,从而制定合理的优化方案。由此可知,在SDN管控架构建设中,要确保其具有性能检测以及网络控制等相关功能。这就要求在SDN域控制器和多域控制器上,添加流量和延时信息的收集与拓扑性能,以便于高效完成网络资源的分析和计算,并在此基础上,掌握时延性业务路的相关信息。

 

五、结束语

希望通过本文的论述,相关人员可以对SDN管控架构建设的性能及需求有一个明确的了解,并在此基础上,不断提升5G网络的整体性能,以此推动我国网络技术的进一步发展。

 

参考文献

[1]王韵.SDN在综合承载传送网的引入与应用[J].电子测试,2018(24).

[2]张奇.SDN在传送网中的关键技术及流量工程应用场景[J].电信科学,2015(S1).

[3]李硕.SDN/NFV技术在5G网络中的应用分析[J].中国新通信,2017(19).

[4]刘国强.SDNNFV5G移动通信网络架构探究[J].信息通信,2018,185(05)

[5]徐凌泽.基于SDN5G移动通信网络




  刘健 中国移动云南公司网络部  
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