SDN技術在5G智能承載網中的應用分析

屯譽蓉

【摘要】? ? 承載網作為基礎網絡，應滿足5G回傳業務，5G前傳業務，通信云間本地業務、大客戶、互聯網寬帶業務以及其他新增的特色定制化業務的承載需求，5G智能承載網絡主要以智慧化為目標，打造智慧化、高效性、扁平化的基礎承載網絡，支撐5G全面云化業務，實現業務的智能化開通、調優、維護。

【關鍵詞】? ? SDN技術? ? 5G智能承載網? ? 應用分析

一、概述

隨著運營商網絡設備的不斷增多，網絡上部署的設備內置了各種各樣的網絡協議，這增加了運營商們對定制化網絡的管理難度，運營商的維護人員也無法在現有的網絡設備上調配開通新的業務。同時，現有的承載網技術更新換代的周期越來越快，各種用戶的需求也呈現出豐富多變的特點，新業務的不斷變革，5G大帶寬業務的蓬勃發展，用戶追求高帶寬大流量的需求，各種新型服務層出不窮的出現，進一步凸顯了傳統網絡資源瓶頸的問題。

傳統承載網在根據業務需求部署擴容之后，由于傳統傳輸設備的硬件是由網絡設備供應商提前根據業務需求制造的，如果新的業務需求出現，設備供應商是不可能在現有的網絡設備上修改已設定好的繁雜的網絡協議，導致運營商們只能重新部署一張嶄新的網絡。目前5G基站業務蓬勃發展，業務模式多種多樣，承載網絡的穩定性和可靠性不再是衡量用戶滿意度的標準，靈活性、敏捷性和實時性反而是搶占客戶的決定性因素。

在5G大發展的背景下，用戶的多寡變成衡量這個網絡好壞的標準，運營商們希望將Control level與Forwarding leve分離，從而擺脫硬件設備商對業務需求的不能及時響應。

故SDN技術的落地給運營商提供了新的思路。SDN是基于控制層面和轉發層面相互分離的技術，控制層面作為腦部中樞，直接指揮轉發層面向東向西，打個比方，一群工蟻在指揮官的指揮下，有條不紊的將大米粒運回洞穴，指揮官就像控制層面，工蟻就像轉發層面，它們不需要思考，能聽懂指揮就可以。這種模式使網絡的運行簡單明了、業務開通的效率快捷方便。

二、SDN的定義

SDN（software Defined Networking），中文名稱為軟件定義網絡，它是一種基于軟件編程的網絡結構和技術，它的核心技術OpenFlow是通過將在網運行的設備的控制層面與數據轉發層面或者管理層面分離開來，支持集中統一的網絡管控，可以達到靈活控制網絡流量的目的，使底層笨拙的物理網絡作為硬通路由變得更加靈活智能，也可以為核心層網絡拓撲及客戶應用提供良好的創新平臺。SDN的這種中樞和行動分離的能力使得網絡的智能化統籌管理和集中化控制分發，獲得了數量級般的提升，能夠有效的化解當前網絡所面臨的資源規模擴容受限，業務調整不靈活、業務開通時效性低，組網模式變更被動等尷尬問題。

SDN的核心訴求就是希望APP或者用戶參與對已部署網絡的管理與控制，滿足各種個性化的應用，使其能夠在既有網絡上得到快速準確的響應，運營商的維護部門希望可以全程全網監控設備運行狀況、光纜路由走向、業務流向、故障點等，為了滿足這種核心訴求，SDN必須做到控制層面與轉發層面相分離或者管理層面與控制層面相分離。

三、SDN網絡的架構及特點

SDN的典型架構分為三層，分別是應用層、控制層、數據傳輸層。

最上面一層被稱為應用層，應用層的主要功能為信息處理。它是SDN的核心所在，應用層可以通過控制層對個性化服務數據進行計算、處理，應用層需要完成數據的管理和數據的處理。

中間一層為控制層，控制層主要負責處理網絡資源的收集、識別、再分配，在線實時監控網絡拓撲路由變換、跟蹤網絡流量信息、收集業務的狀態信息等;在控制層，最重要的就是SDN控制器，它肩負著整張網絡的監控、分配、查詢、改路等信息的處理及發布。

最下面一層是數據傳輸層，可以較快的處理與之匹配的數據流，能為數據提供簡單的轉發功能，它的組成部件主要是一些網絡設備。

除了以上三個層面之外，控制層與數據層之間的接口例如OPenFlow以及應用層與控制層之間的接口API也是SDN網絡中的重要組成部分。按照網絡架構中接口的位置，OPenFlow稱為南向接口，API稱為北向接口。

四、SDN控制器在綜合網管中的應用

目前基礎承載網正向著網絡拓撲結構簡單化，網絡協議標簽透明化，各廠家的組網設備統一化，網絡管理及控制智慧化，網絡維護便捷化等目標發展。隨著通信云業務、5G基站業務及其帶動的工業互聯網業務、集團大客戶以及常規的寬帶互聯網業務的不斷發展壯大。原有的基礎承載網要適時的轉變原來被動的承載方式，引入更加智能化、標準化、統一化的硬件設備以及個性化的軟件，打造出一張以云數據中心為核心的綜合智能承載網。

在這張網上，搭建地基的硬件設備是簡單化、智能化的，上層加載的軟件是多樣化、個性化的，所以這也就需要網管監控系統具備智慧化、自動化、開放式。智能化可以實現點對點、端對端個性化新業務的實時開通，自動化可以發現網絡運行中的故障點，自行倒換最佳路由，自動報警，及時切換，極大的解放人力消耗;開放性可以給用戶提供親身參與定制化業務開通的體驗感提升用戶的參與感。

河南聯通下轄18個地市，每個地市均建設有獨立的智能承載網，這張承載網，網絡覆蓋面積大、網絡結構復雜、網絡安全性及可靠性要求較高、涉及的設備供貨多廠商較多（華為、中興、烽火、新華三等）等特點。驅使全國層面建設一套智慧化額綜合網管。

目前河南聯通智能承載網綜合網管系統采用兩級結構，骨干層面聯通集團統一建設，省級層面，集團公司統一編制網管系統技術規范書，指導各省自行建設本省的網絡管理系統，省級網管系統建設完成后與骨干層面的網絡管理系統進行對接，完成端到端的實時管理監控。

網絡管理系統組架圖如下圖所示，業務門戶是定制化業務自行載入的統一接入口，集中網管系統可以為運營商的網絡維護人員提供各種需要的功能，SDN控制器及業務系統可以滿足智能承載網的網間協同，編制控制程序及組織統一下發。

智能承載網SDN控制器及業務系統實現協同、控制及配置程序下發等，可滿足5G大帶寬低時延高可靠性的業務、通信云與互聯網一體的業務、大客戶專線業務以及傳統的寬帶互聯網業務的綜合承載，以及以綜合承載為基礎的其他業務開通自動化、業務調整靈活化、帶寬配置彈性化、業務配置線上化等更高層次的目標。其中：

（1） 業務系統負責基礎業務及個性化業務的實時開通、按需調整由直接網管服務器控制，同時開放北向接口的網絡調度能力和業務尋路能力，供用戶隨時調整隨時調用。

（2）SDN控制器具備對自己區域范圍內負責的智能承載網各層級設備（接入設備、匯聚設備、核心設備）的集中控制能力，實現業務路徑的計算，優先選擇最佳路徑，以及指揮控制網絡中樞完成智能的業務配置，實現配置指令的自動下發。

（3）智能承載網SDN控制器采用南向配置模板與南向網絡設備對接。

（4）智能承載網SDN控制器與業務系統和云網跨域協同層、通信云之間接口采用標準接口對接。

基于 SDN 控制器的部署，網絡可以實現的功能有：

網絡自動部署：通過 SDN 集中控制器的信息采集功能獲取全網全局的網絡拓撲結構，將外部光纜網資源和內部路由尋址資源作為資源池，根據客戶定制的業務類型、帶寬大小、流量多寡、剛性、彈性模式等需求，進行網絡的部署，驅動互聯網層及光纜通路層的路由貫通，建立直達鏈路，形成不同以往的新拓撲。

業務自動發放： IP+光協同解決方案支持業務自動發放，可以將跨 IP 和傳輸多部門的兩層業務發放處理流程簡化。通過統一的業務處理入口，自動化的跨層處理網絡資源提供并實現業務自動發放，避免不同部門之間的人工協調，縮短業務開通時間，從月/周到秒的量化升級 。

帶寬按需分配：包含帶寬按需發放，帶寬按需定制，帶寬按需調整，服務質量選擇（SLA 選擇）等。

簡化網絡運維： 能夠充分發揮軟件自動控制的能力，為網絡提供豐富的運維應用。應用范圍覆蓋規劃設計、業務發放、維護與故障處理、網絡分析優化等各個方面，使得網絡的業務規劃更簡單，業務提供更快速，故障處理更便捷，網絡維護更簡單。

五、智能承載網網絡管理模式

智能承載網在初期將采用SNMP和Telemetry相結合的模式，對一些時效性要求不高，變動頻率不高的數據可采用SNMP模式進行采集，對要求時效性高，需精準采集的數據采用Telemetry模式采集;后續管理統一到YANG模型驅動的Netconf+ Telemetry，由分鐘級粗放式的拉模式管理向秒級自動上報的推模式進行演進。Telemetry主要特點如下：

（1）采集周期短：采用推模式進行管理信息的采集，通常采集周期能達到秒級或亞秒級，設備自動上報需要采集的數據，設備掌控主動權。

（2）智能化、自動化：按照YANG模型，精準、實時的將豐富的數據源自動的打包推送給管控平臺，對數據進行分析處理后，支撐精準運維和管理，數據采集周期短，不易出現數據故障等信息的遺漏問題。

六、結束語

SDN是現階段網絡發展的趨勢之一，SDN 技術賴以生存的本質是差異化的用戶體驗，在5G建設的浪潮中，抓住了用戶就等于抓住了流量，抓住了網絡發展的契機，SDN技術加載在智能承載網上，不同的用戶通過智能化操控應用層的APP、開放的集中控制平臺，不斷優化承載網絡本身的承載能力，使承載網以更加精準及時的網絡運營方式提升網絡的KPI，故而SDN 技術將成為現階段運營商們在建設智能承載網時最受青睞的選擇。