楊松朔 何海浪

摘 要：針對以SDN技術為基礎的5G通信網絡，先介紹了云架構與多控制架構的特點與不足，在此基礎上，從實現更多業(yè)務要求出發(fā)，指出了5G通信網絡的未來發(fā)展方向及SDN技術等關鍵組成的改進途徑。

關鍵詞：5G通信網絡；網絡架構；SDN技術；現狀與發(fā)展

歷經近四十年跳躍式發(fā)展，移動通信已變成促進國民經濟建設、發(fā)展，提高社會整體信息化、數字化水平的核心動力。5G通信網絡是指在4G基礎上，通過對關鍵技術與網絡架構的有效改進，大幅提升通信容量及數據傳輸速率，它作為異構融合網絡系統，各項功能的實現離不開SDN、NFV、云計算等關鍵技術。

1 SDN 5G通信網絡架構現狀

1.1 云架構

在SDN（Software Defined Network，軟件定義網絡）、NFV（Network Function Virtualization，網絡功能虛擬化）及云計算（Cloud Computing）等飛速發(fā)展的推動下，將SDN與云計算用于5G通信網絡得到了業(yè)界學者高度重視。比如，提出了以SDN和云計算為基礎的以太網5G網絡架構，降低演進EPC復雜程度，提升運行效率，實現可擴展性的網絡管理。這一網絡主要由AC、D-EPC和C-EPC等部分組成，不同組成部分具有各自的功能：

AC主要由接入點、交換機、路由器、控制器和本地疏導等構成。其中，接入點借助無線端口向交換機傳輸以太網幀；控制器對PEPs的APs與交換機實施集中式管理；本地疏導對用戶業(yè)務數據通過相應的拜訪網絡傳輸至目標地點，無需使用歸屬網絡即可完成轉發(fā)，能為用戶提供最佳體驗，并且還能節(jié)約電信運營商的貸款，便于成本控制；接入路由器則當做網關連接接入點與5G網絡其余部分[ 1 ]。

來源于不同接入點的業(yè)務流量匯集在由數據中心、L3路由器與局域疏導構成的D-EPC云。在該局域云當中，L3路由器是網關組成，負責執(zhí)行各項管理功能。局域疏導可為用戶提供低時延連接互聯網的功能；D-MME采用分布式的方法實現各項管理功能；時延業(yè)務借助D-IMS系統在數據分析平臺的分布式處理可以完成低時延的IP網絡接入承載。

C-EPC由C-MME、C-IMS、策略控制、PCRF與HSS等構成。在這些部分中，C-MME作用在于進行集中式管理，管理對象有跟蹤區(qū)域列表、節(jié)點移動等；C-IMS具有QoS控制、業(yè)務流量控制及多媒體承載等功能；PCRF及其組件主要完成負責策略控制決策；HSS是提供數據管理功能的組件。

1.2 多控制器架構

充分考慮5G網絡對應的廣域覆蓋、多蜂窩異構融合及多網特性的可操作性，對此相關人員提出分層網絡架構。比如，將網絡云與無線網絡為兩大組成部分的網絡架構，借助該網絡架構，可實現對蜂窩異構的良好融合，適應MIMO系統應用要求。

該網絡架構包含兩層邏輯網絡，支持RN網絡及具有更高層實際作用的網絡云。架構特征有：在網絡云方面，將SDN與NFV為基礎可以實現功能擴展及動態(tài)部署；借助于冗余的消除功能和AS、NAS之間的集成可獲取最簡形式的協議棧；充分使用分離架構可為RN覆蓋提供充足容量；合理應用嵌套技術，并結合現有的中繼技術，為不同設備、熱點與業(yè)務提供良好支持；可推動網絡結構的優(yōu)化與簡化，并在最短時間內進行業(yè)務布控[ 2 ]。

考慮到移動通信網絡將來大量的內容分發(fā)業(yè)務要求，還提出了一套將SDN為基礎的智能化內容分發(fā)網絡架構。此網絡架構由兩大部分構成，分別為業(yè)務的分發(fā)階段和控制器。通過對來源于路由器上的信息進行接收，核心控制器能夠獲取相應的狀態(tài)數據，再進行數據分析確定是否有必要進行路由更新，或調用信令重定向客戶至具有更高網絡性能的內容分別分發(fā)節(jié)點，進而實現具有一定自適應特征的動態(tài)化、流化控制，提升服務品質。

2 SDN 5G通信網絡架構發(fā)展

現有的5G通信網絡架構偏重于設計、功能界定、業(yè)務的支撐能力與流程描述等方面，而且還有很多網絡架構是局限于某些用戶的，所分析的終端特性與應用環(huán)境十分簡單，只可以對現有固定的功能集合提供支持，性能優(yōu)化也被限制在某個特定的環(huán)境。在異構融合網絡當中，怎樣分析不同場景復雜程度、各種蜂窩與接入技術自身異構性，對SDN控制器的集中管理、用戶終端自主分布管理之間的良好協作進行優(yōu)化設計，給出更具開放性、通用性和高效性的網絡架構設計方案，是未來SDN 5G通信網絡架構發(fā)展主要方向。

在5G通信網絡架構設計過程中應用SDN還要充分考慮技術的標準化與兼容性。SDN在當前是一項十分新穎的技術，其指標與應用還不夠成熟，很多標準尚處在研究階段。此外，5G通信網絡還具有極高的網絡復雜性與終端多樣性，能提供的業(yè)務也極具特點，這對網絡架構，尤其是占據核心技術地位的SDN提出了巨大的挑戰(zhàn)。所以，怎樣在網絡架構的設計過程中，對技術兼容與標準化問題進行充分考慮是亟需得到解決的重要問題。

另外，SDN核心控制器對應的管理機制可在逐步提高網絡傳輸效率的同時，出現更多的可擴展性問題，而5G通信網絡以期獨特的性質，在廣域范圍內提供覆蓋或支持大規(guī)模業(yè)務流量是整個系統的關鍵要素?；谝陨弦螅許DN為基礎的5G通信網絡必須處理好SDN自身可擴展性問題，從而實現在廣域范圍或大規(guī)模業(yè)務要求條件下的系統性能保障[ 3 ]。對于這一重點問題，可將現有的研究成果為依據，考慮5G通信網絡在局域分布控制融合、管理復雜程度、全局集中控制等要求中進行折中，從而在穩(wěn)定、高效與靈活傳輸業(yè)務的同時，提高網絡自身可擴展性，為解決以上發(fā)展問題指明方向。

3 結語

在5G通信網絡中引入SDN技術已在業(yè)界達成共識，在明確這一基本要求的前提下，對云架構、分層架構進行了分析總結，并提出其中存在的不足，為未來發(fā)展提供指導。此外，還提出了后續(xù)研究應重視業(yè)務特性、網絡設計與終端設計的觀點，認為技術兼容性及網絡的可擴展性是滿足日益增長的業(yè)務需求的重要前提。因此，需要在認清現狀與要求的基礎上，找到突破點，采取必要措施，早日實現廣域和大規(guī)模業(yè)務的需求。

參考文獻：

[1] 趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網絡架構中的應用研究[J].移動通信，2015，10（14）：64-68.

[2] 柴蓉，胡恂，李海鵬，蔣桂香.基于SDN的5G移動通信網絡架構[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2015，11（05）：569-576.

[3] 張臻.基于SDN的5G移動通信網絡架構分析[J].電信快報，2016，12（08）：24-26.

作者簡介：楊松朔（1994-），男，天津人，邵陽學院信息工程系通信工程專業(yè)學生。