基于SDN的5G移动通信网络架构探讨

2018-03-20扈兆明

数字通信世界 2018年1期

扈兆明

（广东省电信规划设计院有限公司，广州 510630）

5G移动通信网络的建设与实现，可以更大程度上来解决移动互联业务激增的问题，在原有通信技术基础上进行了融合与演进，同时引入更多新无线传输与网络技术，可实现多种应用场景用户业务传输要求。而基于SDN的5G移动通信网络架构，则是通过对传统数据转发设备数据转发与是逻辑控制功能的分离，对数据层与控制层进行解耦，解除传统网络结构所存在的数据传输受限、封闭僵化以及资源效率低等问题，可进一步满足业务差异化需求。

1 5G移动通信技术

5G移动通信技术频谱效率更高，无需进行调度便可完成信息数据的传输，不仅可以提高传输速率，同时还可以降低能量损耗，可向用户提供更为优质的业务服务。将5G技术应用到移动通信中，不仅可以在现阶段技术基础上对无线技术进行整合，同时更是可以根据不同用户的对应需求来提供相应差异性服务。并且，对于相距蜂窝宏基站间距较大的用户，5G所应用的超密集网络技术可以完全解决信息传输过程中存在的限制，保证良好的业务效果。5G移动通信技术的实现，可以在用户聚集密集的场所形成蜂窝式区域，避免不同用户之间的相互干扰，不仅可以保证较快的数据传输速率，同时还可以节约大量运行成本，对比现有4G技术，在实际应用中具有更大优势[1]。

2 SDN特点分析

2.1 网络控制器

SDN架构重要组成部分之一就是SDN网络控制器，主要功能是连接上层应用与底层转发设备。可接收数据并转发上报网络状态等信息，获取网络全局拓扑信息，可执行集中式网络资源管理调度，完成数据的高效以及可靠转发。SDN控制器内涉及到的多项重要技术，如控制器东西向扩展技术、控制器南向网络控制技术等。现在为满足不同网络环境应用需求，研究成果内存在较多类型的SDN控制器，基于5G移动通信技术的快速发展，还需要在现有控制器基础上，对其性能的增强与扩展进行研究。

2.2 可扩展技术

SDN数据平面和控制面板实现了分离，可对网络进行高效灵活管理，但是对于集中式管理平面以及管理平面设计模式，再加上数据转发平面频繁化交互问题，还遗留着易受攻击、负载过重、信令交互效率低等问题，对整个网络的性能产生了较大影响，同时也对SDN在广域网络中的应用效果产生干扰。因此，需要就SDN可扩展技术进行分析，对新型分布式控制架构进行研究，重点做好多控制器间负载均衡、系统可用性以及主动、被动流标安装方式的结合方面的分析。

3 基于SDN的5G移动通信网络架构

3.1 5G云构架

基于SDN的5G云构架实现，可大幅度的减少分组核心网络复杂性，对网络进行快速以及高效的管理。以SDN和云技术作为基础，融入5G移动通信网络结构，设计基于SDN与云计算的5G无线以太网架构，需要通过接入云、分布式严禁分组核心局域云以及集中式演进分组核心本地云三部分构成。其中，接入云包括本地疏导、接入点、接入路由器、Open Fow交换机、本地SDN控制器等几部分构成。分布式演进分组核心局域云在整个构架中，由接入云不同数据流汇集到一个或多个数据中心、路由器以及局域疏导几部分组成，同时还通过分布式方法来管理用户居于移动性。集中式演进分组核心本地云则包括集中式IMS、MME、计费规则与策略控制功能组件、本地用户服务器几部分，可根据用户认证信息，来存储相关信息，并完成集中式管理。

3.2 5G多控制器架构

基于5G移动通信网络所具有的多网、广域覆盖以及多蜂窝异构融合等特点，对SDN集中控制特性进行了综合分析，最终提出基于SDN的5G多控制器结构体系。其包括了基于SDN的5G可编程分层网络结构，和基于SDN智能内容分发架构。网络传输与云架构组成网路结构，可满足动态信息传输不同容量间接入要求。尤其是对于高频信息所覆盖区域，5G多控制架构可实现独立集成信息，相比传统网络结构，占用的网络资源更少，提高了资源利用效率。同时，5G多控制器结构内，嵌入式结构可以大幅度的提高网络连接的灵活性，作为研究新型业务的重要保障。对于结构内多控制器，基站控制器可以对信息资源虚拟切片处理，提高数据资源的调度效率，使得资源传输可操作性更强。而无线接入网控制器，可以实现对信息传输与设备管理的高度统一，确保信息传输过程的稳定性与综合性，可避免信息混乱问题的发生。