基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

李宇涵

摘 要：第五代移動通信系統(tǒng)5G對移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的功能和業(yè)務(wù)需求提出了許多新的挑戰(zhàn)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN基于控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離的思路，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的可編程，給網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的靈活性，使資源利用率低、網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)發(fā)性能受限、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)封閉僵化等問題得以有效地解決。將SDN引入5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架已成為研究熱點。該文介紹了兩種基于SDN的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分別闡述了它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個部分的主要功能及相關(guān)技術(shù)。最后在所提架構(gòu)的基礎(chǔ)上對未來研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu) 軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN 三朵云

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（a）-0067-04

1 簡介

隨著4G進(jìn)入規(guī)模商用階段，面向2020年及未來的第五代通信（5G）已成為全球研發(fā)熱點。根據(jù)中國IMT-2020 5G推進(jìn)組頒發(fā)的《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)白皮書》，5G將主要解決業(yè)務(wù)方面和網(wǎng)絡(luò)性能這兩個方面的問題。業(yè)務(wù)方面，主要解決多樣化業(yè)務(wù)場景下差異化性能指標(biāo)帶來的挑戰(zhàn)，其中用戶體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)性能，從移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場景、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，可歸納出連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和高可靠4個5G主要技術(shù)場景。不同技術(shù)場景面臨不同的挑戰(zhàn)。連續(xù)廣域覆蓋場景的主要挑戰(zhàn)是隨時隨地（包括小區(qū)邊緣、高速移動等惡略環(huán)境）為用戶提供100 Mbps以上的用戶體驗速率；熱點高容量場景的主要挑戰(zhàn)是1Gbps用戶體驗速率、數(shù)十Gbps峰值速率和數(shù)十Tbps/的流量需求密度；低功耗大連接場景的挑戰(zhàn)不僅要求網(wǎng)絡(luò)滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本；低時延高可靠場景需要為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證[1]。綜上可以總結(jié)出，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的需求和用戶體驗隨著用戶場景的不同也大不相同。因此，5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)因該具有靈活性、可調(diào)能力、可編程能力以適應(yīng)各種場景。同時5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的部署還用滿足ITU-R描述的5G場景的3個基本要求：提高移動帶寬，超可靠低時延通信，多種設(shè)備類型通信。因此，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求和設(shè)計原則總結(jié)如下。

（1）控制平面和用戶平面要進(jìn)一步地分開，而且能夠被獨立部署。

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該更注重網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)而不是物理實體，網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)該模塊化，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)該支持按需調(diào)整。

（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持根據(jù)服務(wù)要求動態(tài)、靈活地分配網(wǎng)絡(luò)資源。

（4）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)擁有向后兼容的能力以支持多網(wǎng)絡(luò)/多RAT協(xié)調(diào)。

（5）具有更廣泛更深入的網(wǎng)絡(luò)功能[2]。

現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，基站、服務(wù)網(wǎng)、分組網(wǎng)關(guān)除完成數(shù)據(jù)平面的功能外，還需要參與一些控制平面的功能，形成分布式的控制功能，網(wǎng)絡(luò)沒有中心式的控制，使得與無線相關(guān)的優(yōu)化難以完成。同時各廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備往往配備制造商自己定義的配置接口，不僅需要通過復(fù)雜的控制協(xié)議來完成其配置功能，而且其配置參數(shù)也很多，配置、優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)管理都很復(fù)雜[3]。這種控制方式，使得運營商對自己部署的網(wǎng)絡(luò)難以做到智能控制，業(yè)務(wù)創(chuàng)新方面能力受到限制。因此，SDN的概念被引入網(wǎng)絡(luò)，軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)將成為無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向。

SDN是斯坦福大學(xué)于2009年正式提出的，它是為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及操作模式暴露出的問題所提出來的一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)范例。目前開放式網(wǎng)絡(luò)基金會（ONF）提出的SDN架構(gòu)圖已得到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)可，該結(jié)構(gòu)主要由3層構(gòu)成，自上而下分別為應(yīng)用層、控制層和設(shè)施層，如圖1所示。

SDN架構(gòu)中，最上層是應(yīng)用層，包含了各種不同的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。中間是控制層包含各類SDN控制器，主要負(fù)責(zé)處理平面資源的編排，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)信息等。在整個體系中，信息都集中在基于軟件的SDN控制器，該控制器擁有網(wǎng)絡(luò)整體視角，能夠以一種獨立于供應(yīng)商的方式控制網(wǎng)絡(luò)終端[4]。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不再需要應(yīng)用和理解不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)行為可以通過對集中控制器編程而實現(xiàn)，而不需再使用分散在網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備的自定義配置，這省去了許多時間和資源。最下層是基礎(chǔ)設(shè)施層，該層的主要功能是數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)和狀態(tài)收集，通過開放的標(biāo)準(zhǔn)接口為控制層提供服務(wù)。除了上述3個層次之外，控制層與基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用層之間的接口也是SDN架構(gòu)中兩個重要組成部分[5]?？刂茖优c基礎(chǔ)設(shè)施層之間的接口稱為南向接口，控制器通過南向接口與基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行交互，獲取設(shè)備狀態(tài)信息，產(chǎn)生全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D，并向基礎(chǔ)設(shè)施層設(shè)備發(fā)送控制信息，執(zhí)行策略制定，從而實現(xiàn)同一控制功能[6]。ONF已經(jīng)在南向接口上定義了開放的OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)?？刂茖优c應(yīng)用層間的接口稱為北向接口，控制層通過北向應(yīng)用程序編程接口（API）將抽象的底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源信息供給上層應(yīng)用。

SDN有以下4個特點：第一，控制層和數(shù)據(jù)層完全分離；第二，有一個集中控制器以及網(wǎng)絡(luò)全局觀，網(wǎng)絡(luò)管理員可以以更集中的方式編寫流量和網(wǎng)絡(luò)的行為，而不需要獨立訪問和配置每一個網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備；第三，開放接口，實現(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的無縫集成，使得應(yīng)用能告知網(wǎng)絡(luò)如何運行才能更好地滿足應(yīng)用的需求；第四，通過額外應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程化。將SDN應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，在實現(xiàn)保留網(wǎng)絡(luò)硬件轉(zhuǎn)發(fā)功能的同時，上層可以進(jìn)行集中控制，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和功能可編程化，使移動網(wǎng)絡(luò)功能更加合理和高效，能夠滿足日后不斷增加的接入速率和用戶的上網(wǎng)需求[7]。

2 基于SDN的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖2（a）所示，在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，控制平面和數(shù)據(jù)平面結(jié)合在一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中。控制平面負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的配置和編寫轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流的路徑。一旦控制平面確定了轉(zhuǎn)發(fā)路徑，路徑被下推給數(shù)據(jù)平面。硬件層中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都是基于控制信息。已經(jīng)確定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則只能通過改變終端配置進(jìn)行調(diào)整。這種架構(gòu)限制了網(wǎng)絡(luò)運營商不能根據(jù)流量需求變化、移動終端使用量增加和“大數(shù)據(jù)”的影響而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。

如圖2（b）所示，基于SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中控制平面從單獨的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點移除，移動到獨立集中的控制器中。SDN交換機(jī)由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制。這個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通過API收集信息，操縱轉(zhuǎn)發(fā)平面，并為SDN控制器組織應(yīng)用提供一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞某橄竽Ｐ?。控制器可以利用掌握的全網(wǎng)信息優(yōu)化流量安排，并支持用戶服務(wù)需求的可變性和靈活性。

在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，已經(jīng)出現(xiàn)了若干種方法定義以SDN為基礎(chǔ)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該文主要介紹分析文獻(xiàn)[9，10]中提出的“彈性的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”，和文獻(xiàn)[11]中的基于SDN的“三朵云”5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

2.1 基于SDN的彈性的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

這個架構(gòu)的特點是控制功能既不屬于任何特定的邏輯元件，也沒有預(yù)先建立任何物理基礎(chǔ)設(shè)施，但與3GPP通信系統(tǒng)完全兼容，通過細(xì)化邏輯架構(gòu)、功能、接口和程序使控制平面和數(shù)據(jù)平面滿足服務(wù)功能和需求。該架構(gòu)的控制平面是統(tǒng)一控制的，由3個邏輯控制器構(gòu)成：設(shè)備控制器、邊緣控制器和協(xié)調(diào)控制器，包括了接入層/非接入層（AS/NAS）控制平面和管理平面功能，如圖3所示。

設(shè)備控制器位于終端設(shè)備中，它的主要功能是承擔(dān)起物理層和5G網(wǎng)絡(luò)的連接。由于5G網(wǎng)絡(luò)要求終端設(shè)備具有無線多元化和有線接入功能，因此，設(shè)備控制器相應(yīng)具有訪問層功能，比如：訪問選擇功能和網(wǎng)絡(luò)選擇功能。

邊緣控制器實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)控制平面的功能，該功能包括網(wǎng)絡(luò)訪問控制、包路由和發(fā)送、移動性和連接管理、安全性和無線資源管理功能。換句話說，邊緣控制器繼承了4G網(wǎng)絡(luò)中由eNodeB和MME實現(xiàn)的AS/NAS功能。

邊緣控制器分布在云基礎(chǔ)設(shè)施上，通過一組相互關(guān)聯(lián)的控制應(yīng)用程序（C-Apps）來實現(xiàn)。每個控制應(yīng)用程序負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)控制功能的一個子集。關(guān)鍵的控制應(yīng)用程序有連接（會話）管理（CM）、移動性管理（MM）、安全（SEC）、授權(quán)和認(rèn)證（AA）、接納控制（AC）、流程管理（FM）和無線接入（RA）應(yīng)用。其中，為了實現(xiàn)無線鏈路上控制層和數(shù)據(jù)層的完全分離，無線接入應(yīng)用程序近一步劃分成RAC應(yīng)用程序和RAD應(yīng)用程序，對于一個連接終端，RAC應(yīng)用程序在管理控制平面的同時還可能實現(xiàn)多個不同接入點，而應(yīng)用程序主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)平面的管理。

為了實現(xiàn)5G關(guān)鍵應(yīng)用場景之一—— 關(guān)鍵任務(wù)機(jī)通信，移動設(shè)備應(yīng)支持AS/NAS功能，因此，邊緣控制器分為邊緣控制器I和邊緣控制器II，邊緣控制器I在云基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣并且由控制應(yīng)用程序組成，邊緣控制器II則暫時或者永久地在移動設(shè)備上應(yīng)用。

協(xié)調(diào)控制器的功能是協(xié)調(diào)各種云資源的利用，云資源包括計算、存儲、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)控制器是嵌入在數(shù)據(jù)中心的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能實體，這些功能實體使控制平面具有靈活性和適應(yīng)性。根據(jù)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)工程要求和服務(wù)性能要求，網(wǎng)絡(luò)管理員可以動態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)。

協(xié)調(diào)控制器是由資源協(xié)調(diào)模塊（RO）和拓?fù)涔芾砟K（TM）組成的。資源協(xié)調(diào)模塊定義了如何分配物理資源以實現(xiàn)邊緣控制器應(yīng)用程序。換句話說，資源協(xié)調(diào)模塊為虛擬控制和數(shù)據(jù)平面在云基礎(chǔ)設(shè)施上的實現(xiàn)確定了嵌入方案。拓?fù)涔芾砟K直接管理物理資源，由拓?fù)涔芾響?yīng)用程序（TM-A）模塊和拓?fù)涔芾礞溄樱═M-L）模塊組成的。這兩個模塊分別控制虛擬機(jī)和虛擬鏈接，需要實現(xiàn)并連接邊緣控制器的控制應(yīng)用程序。

資源業(yè)務(wù)管理模塊是一個集中的模塊，擁有整個云基礎(chǔ)建設(shè)可視性，實現(xiàn)的是嵌入在數(shù)據(jù)中心的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能。而拓?fù)涔芾響?yīng)用程序（TM-A）模塊和拓?fù)涔芾礞溄樱═M-L）模塊是分散的模塊，通過與SDN平臺交互實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)，通過與云管理平臺實現(xiàn)控制應(yīng)用程序的實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)平面在該文提出的架構(gòu)中，通過SDN技術(shù)對5G數(shù)據(jù)平面采用了一種全新的設(shè)計方法。該架構(gòu)中，既沒有專門的數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)（比如：4G中的SGW和PGW），也沒有為整個連接設(shè)備群定義專門的邏輯元素（比如說網(wǎng)關(guān)或者移動錨點）。當(dāng)設(shè)備要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接時，必須要分配一個地址和一個與之相對應(yīng)的最后一跳路由節(jié)點（LHRE），最后一跳路由節(jié)點將設(shè)備的無線接入點和回程基礎(chǔ)設(shè)施相連接。此外，當(dāng)移動設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)時，流程管理應(yīng)用程序必須為設(shè)備建立一條轉(zhuǎn)發(fā)路徑，該轉(zhuǎn)發(fā)路徑要允許設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)接入點（或者到設(shè)備的最后一跳路由元件）。網(wǎng)絡(luò)入口點（NEP）為業(yè)務(wù)管理控制器控制的物理基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)清邊界，不同的連接設(shè)備可能有不同的網(wǎng)絡(luò)接入點。建立一條轉(zhuǎn)發(fā)路徑需要流程管理應(yīng)用程序（FM-App）選擇一條可用鏈路，該鏈路可以作為嵌入在LHRE和NEP之間的虛擬鏈路，同時也需要SDN控制器為交換機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)路由表項。

2.2 基于SDN的“三朵云”5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在“三朵云”的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，整個5G網(wǎng)絡(luò)被分為3個部分：控制云、接入云和轉(zhuǎn)發(fā)云。在這個架構(gòu)中，控制云提供了邏輯集中的網(wǎng)絡(luò)控制功能，用戶數(shù)據(jù)只經(jīng)過接入云和轉(zhuǎn)發(fā)云，實現(xiàn)了控制平面和用戶平面的分離。接入云支持多種無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)形式。轉(zhuǎn)發(fā)云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網(wǎng)絡(luò)控制和資源調(diào)度下，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的高可靠、低時延、均負(fù)載的高效傳輸，并提高用戶體驗。網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)模塊化，各功能間通過軟件接口連接。“三朵云”通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)，并且利用網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)調(diào)模塊實現(xiàn)動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源。

控制云是5G網(wǎng)絡(luò)中集中控制功能的核心，由多個虛擬網(wǎng)絡(luò)控制功能模塊組成。在實際的部署中，網(wǎng)絡(luò)控制功能會被分布到一個或者多個的云計算數(shù)據(jù)中心，而且與無線接口有關(guān)的控制功能會被分布到接入網(wǎng)或者接入點。網(wǎng)絡(luò)控制功能模塊通過軟件應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，該功能模塊符合ETSI定義的NFV框架。因此，除了分屬于不同供應(yīng)商的兩個模塊間的接口，其余的不同功能間的接口都不需要標(biāo)準(zhǔn)化。不同網(wǎng)絡(luò)控制功能的組合可以應(yīng)用在不同的場景中。

接入云也被稱為5G智能接入網(wǎng)絡(luò)（S-RAN）。從宏觀來看，智能無線接入網(wǎng)是一朵“云”，但從微觀來看，智能無線接入網(wǎng)是由許多“小水滴”組成的。這些“小水滴”是覆蓋區(qū)域，覆蓋區(qū)域根據(jù)特殊使用場景要求靈活地采用不同組網(wǎng)方式。5G接入云使用了基于集群的集中控制，這主要反映在以下3個方面。

第一，協(xié)同資源管理?；诩薪尤肟刂颇K，5G能在基站之間建立更快、更靈活、更有效的合作機(jī)制，從而實現(xiàn)了小區(qū)之間資源調(diào)度和管理，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的使用率以及用戶體驗?？傊薪尤肟刂颇軓囊韵聨讉€方面提高接入網(wǎng)功能，干擾管理、網(wǎng)絡(luò)能源效率、多RAT協(xié)調(diào)和基站緩存。

第二，接入網(wǎng)虛擬化。網(wǎng)絡(luò)虛擬化能用來實現(xiàn)不同虛擬用戶、服務(wù)和運營商的多樣需求。在智能無線接入網(wǎng)中，無線資源是虛擬化的，可以被切片以實現(xiàn)資源靈活分配及管理，這同樣可以實現(xiàn)未來網(wǎng)絡(luò)功能開發(fā)和可編程化的要求。

第三，以用戶為中心的虛擬小區(qū)。對于多層次的移動網(wǎng)絡(luò)來說，控制平面與用戶平面的完全解耦減少了不必要的切換和信令，集中了無線接入承載資源。同時，基于服務(wù)、終端、用戶類型和接入點的靈活選擇可以用來建立以用戶為中心的虛擬小區(qū)。提升用戶體驗。

轉(zhuǎn)發(fā)云著重于數(shù)據(jù)流高速率的轉(zhuǎn)發(fā)和處理。邏輯上，轉(zhuǎn)發(fā)云包括高速率轉(zhuǎn)發(fā)單元以及各種服務(wù)因子。5G架構(gòu)的轉(zhuǎn)發(fā)云中，在控制云的控制下，服務(wù)因子連同轉(zhuǎn)發(fā)單元被部署在一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲??？刂圃聘鶕?jù)用戶消息、服務(wù)消息及運營商政策為特定服務(wù)流選擇路徑（轉(zhuǎn)發(fā)單元和服務(wù)因子）。此外，轉(zhuǎn)發(fā)云可以根據(jù)控制云中的緩存策略緩存常用內(nèi)容，以此降低時延，減少網(wǎng)絡(luò)額外流量，提高用戶體驗。轉(zhuǎn)發(fā)云可以在控制云的控制下根據(jù)場景和用戶環(huán)境被靈活部署。在一些特殊的場景中，該地網(wǎng)關(guān)和該地緩存被部署在接入網(wǎng)中以實現(xiàn)本地向云端卸載業(yè)務(wù)量。

3 研究展望

通過以上描述的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的開發(fā)與部署，已經(jīng)實現(xiàn)了低時延和超高可靠性，并且能夠根據(jù)服務(wù)要求動態(tài)、靈活地分配網(wǎng)絡(luò)資源，這些都是5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的要求，但是在5G架構(gòu)中融合SDN還需要考慮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兼容性、接口開放及標(biāo)準(zhǔn)化以及網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性等問題。

首先，是網(wǎng)絡(luò)兼容性，SDN方法如何被集成到5G網(wǎng)絡(luò)中。由于SDN是相對新型的技術(shù)，部分標(biāo)準(zhǔn)還在研究中，已經(jīng)研究出的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用也尚不成熟，另一方面，5G移動通信系統(tǒng)所要求的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、終端、業(yè)務(wù)特性也對與SDN技術(shù)融合提出挑戰(zhàn)[11]。因此，如何在5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計中，充分考慮5G現(xiàn)有新型接入技術(shù)與5G間的兼容和標(biāo)準(zhǔn)化問題將是重要的研究課題。

其次，是接口的開放與標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)對于解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同供應(yīng)商設(shè)備之間的交互性是很必要的。在5G網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)功能是模塊化和虛擬化的。因此，采購和網(wǎng)絡(luò)模型也會改變，從橫向的多廠商設(shè)備到縱向的多廠商軟件和硬件。網(wǎng)絡(luò)功能之間軟件接口是否需要標(biāo)準(zhǔn)化，哪一個接口需要標(biāo)準(zhǔn)化，都有待進(jìn)一步研究。

最后，可擴(kuò)展性，研究基于SDN的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問題亟需解決SDN的可擴(kuò)展性問題。SDN可擴(kuò)展性問題可以被分成控制器可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可擴(kuò)展性。關(guān)鍵是控制器的可擴(kuò)展性，關(guān)于控制器的可擴(kuò)展性還有3個問題需要研究：第一，多個節(jié)點和單個網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)信息時產(chǎn)生的時延；第二，SDN控制器如何通過東行和西行的API與別的控制器進(jìn)行通信；第三，控制器后臺數(shù)據(jù)庫的大小和運算。

4 結(jié)語

5G移動通信系統(tǒng)融合進(jìn)SDN已成為業(yè)界和學(xué)術(shù)界的共識。該文首先介紹了5G的多場景技術(shù)要求和5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計要求，然后對SDN的系統(tǒng)架構(gòu)及其應(yīng)用于5G的好處進(jìn)行闡述。接著本文介紹了基于SDN的彈性的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基于SDN的“三朵云”5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。最后對現(xiàn)有研究進(jìn)行了進(jìn)一步的展望，基于SDN的5G網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兼容性、接口開放及標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性做進(jìn)一步研究。

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