基于SDN技术的数据承载网络研究

陈红红 菅秀河 李红英

摘要：与传统的分布式IP网络体系结构相比，SDN体系结构能够更好地满足数据承载网络管理、资源分配、服务保障、网络特性更新等方面的容量需求。它在数据承载网中的应用具有可行性和研究意义，但在安全性和稳定性方面仍面临诸多困难。下一步是扩大对技术发展和实际应用要求的示范研究。

关键词：SDN技术；数据承载网络

1 概述

数据承载网主要用于接入各级各类企事业单位，连接各种信息系统、专用网络和通信业务的一般承载网络。它是信息化建设的重要基础支撑，是提高信息保障能力的重要途径。传统的IP网络体系结构受到硬件设备和网络协议的限制，网络实现能力远远不能满足实际需求。随着互联网技术的飞速发展，现代信息办公室应具备“按需访问、即插即用、灵活重组和按需服务”的能力，整合各种网站、系统和信息资源，使用软件定义的网络SDN，通过逻辑集中控制和数据转发的分离，控制软件和专用转发设备的分离，实现网络服务功能的快速部署和灵活安排，逐步成为下一代网络体系结构开发的核心技术，对信息应用研究具有重要意义。

2 数据承载网络现状问题

数据承载网按照“一网承载、多域隔离、群保护”的原则，采用MPLS VPN技术，在物理承载网中建立多个逻辑隔离的网络域，以满足不同应用业务隔离控制的要求，由于传统IP网络架构的技术缺陷，以下问题亟待解决：

首先，网络组织采用层次结构，将节点划分为多级组织和次区域组织；流量需要通过大量的路由和交换设备，导致信息处理的时效性差，难以为时效性高的业务提供有效的保障。其次，网络主要由大量功能单一、分散、价格昂贵、专用的硬件设备组成，采用“纵向一体化”的分布式控制模式，由于数据转发表面与网络路由控制表面的深度耦合，使得网络更加高效，难以实现网络服务功能的灵活配置和快速调整；第三，网络中存在大量复杂的网络协议(IGP、BGP、MPLS组播协议等)，使得网络一旦建成就难以改变，网络运行和维护管理变得越来越困难，网络服务功能的部署周期长，效率低下；第四，传统的路由和业务工程策略存在很大的局限性，配置复杂，无法适应网络状态和应用需求的变化，缺乏快速分配资源应对突发事件的能力，难以满足特定人员和特定服务的端到端精化支持需求。

3 简析5G移动通信系统

3.1 概述5G移动通信技术的应用场景

当前，在我国社会市场经济快速发展的过程中，物联网日益成熟的发展，以及智能终端设备的不断升级，都促使移动通信技术适应时代的发展，做出自我升级的决定。目前，在我国广泛应用的4G移动通信技术具有相当的优势，虽然在一定程度上提高了信息的传输速率，有效地扩展了信息的存储容量，但在信息传输的稳定性、容量等方面还存在许多不足用户终端的安全问题，甚至在区域覆盖密度上出现一些问题，这一方面不利于信息安全，另一方面也影响到最终的用户体验。在这种情况下，5G移动通信技术的出现，可以有效地消除传输过程中的约束，并能增强信息传输的安全性，其应用前景十分广阔。

目前，作为移动通信网络最基本的覆盖形式，持续的广域覆盖情景不仅可以稳定信号传输，而且可以有效地提高网络覆盖密度。现阶段5G移动通信技术面临的最大挑战之一是能否在相对恶劣的环境下为用户提供100Mbit/s左右的传输速度，但是为了保证传输速度始终处于高质量状态，必须能够开发出更高容量的场景区。在局部地区，只有提高信息传输的能力，才能提高信息传输的容量和速度，这对保证移动通信技术的高质量传输速度具有一定的积极作用，对物联网和智能终端的发展具有推动意义。

3.2 概述5G关键技术

其实，5G移动通信技术支持的不同应用场景性质不同，不同应用场景下的用户服务指标也不同。所以如何在现有技术的过程中进行优化和创新，发展成一种更新型的关键技术，移动通信已经成为人们非常关注的焦点。目前,5G移动通信技术通常是通过关键技术升级和合并,确保信号传输总是在一个高质量的情况下,和5G移动通信技术,使用天线阵技术的过程中,它提高了信号传输的效率光谱,扮演着一个重要的角色在提高移动终端的信号传输质量。同时，作为5G的关键技术之一，多址接入技术也可以在信号传输环境非常不利的情况下使用，有效提高其信号接收能力，保证信号传输质量。此外，5G移动通信技术在与SDN有效架构的过程中，一方面解决了信号传输设备的不足，另一方面也有效保证了信号传输的稳定性。

4 基于SDN下5G移动通信技术网络架构

4.1 5G多控制器架构

目前，我国网络传输设备存在诸多问题，主要表现为信息传输的滞后性和信息传输的不稳定性，主动输入和基于SDN的5G多控制器体系结构的研发。这种网络架构主要由云架构和网络传输两部分组成，可以实现不同容量之间的动态信息传输和接入，特别是在我国高频信息覆盖的地区，这种5G多控制器网络架构，它可以独立完成信息集成，简化网络资源，充分利用资源，实现网络连接的灵活性，进一步推动新业务的研发。

在5G多控制器网络体系结构的设计中，基站作为一种控制器，其主要功能是对信息资源进行虚拟切片，然后优化这些虚拟切片网络资源的调度，使资源传输更加高效。无线接入网控制器的主要功能是充当上下级控制器的管理连接，能够高度统一和协调信息传输和信息设备保障的管理效率，有利于保证信息传输的稳定性，避免信息混乱的弊端。

4.2 5G云架构

随着信息技术的飞速发展，中国的云计算技术、SDN和NFV也面临着巨大的发展机遇。在开发和设计5G移动通信技术网络体系结构的过程中，有效地整合SDN和云计算技术已成为当今世界移动通信技术发展的主要方向。这种模式的设计主要是简化分组核心网络，从而实现高效的网络管理。它主要由集中式本地云、访问云和分布式本地云组成。分布式本地云主要依靠访问云的不同数据形成一个或多个数据中心，然后对用户的移动终端设备进行有序的分布式管理。

5 结语

SDN技术的优势在于网络结构的开放性和灵活性。在网络建设和维护过程中，通过重新编程，可以实现网络的弹性扩展和优化。应用SDN技术优化现有网络，建设新的网络。技术路线或策略不应依赖于现有的厂商或标准，而应开放、灵活、面向用户，以最简洁高效的方式满足用户的需求为最高目标。本文只讨论数据通信网络的一两个实际需求，如何发现新的需求，如何不断优化和升级网络，是每一个设计人员、开发人员和运维人员应该深入思考的问题。

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