5G承載網(wǎng)管控SDN化會帶來什么積極的意義

隨著5G諸多新特性的引入和5G試驗(yàn)及預(yù)商用計劃的逐步推進(jìn)，面向5G的承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)方案成為業(yè)界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，與之對應(yīng)，承載網(wǎng)的管控技術(shù)也出現(xiàn)了許多新的特征。5G網(wǎng)絡(luò)涉及無線、核心網(wǎng)和承載網(wǎng)絡(luò)，同時支撐多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，通過SDN架構(gòu)實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的協(xié)同，提升業(yè)務(wù)的自動開通部署和智能運(yùn)維能力，是5G承載網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管控的基本訴求。

一、北向接口（NBI）開放、標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)端到端自動編排的關(guān)鍵

5G網(wǎng)絡(luò)支撐多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，滿足多種業(yè)務(wù)承載需求，包括支持eMBB、uRLLC、mMTC等不同業(yè)務(wù)的切片需求，承載網(wǎng)管控系統(tǒng)需要面向多種業(yè)務(wù)場景，實(shí)現(xiàn)切片的規(guī)劃、自動部署開通和自動運(yùn)維；同時滿足VR、強(qiáng)交互游戲等場景的低時延需求，實(shí)現(xiàn)基于時延的管控、規(guī)劃和保障運(yùn)維；此外還需要面向高質(zhì)量的垂直行業(yè)客戶需求，提供網(wǎng)絡(luò)資源的隔離以及層次化的網(wǎng)絡(luò)保障機(jī)制，實(shí)現(xiàn)時延控制及分段的故障定位功能。

面向上述的需求，承載網(wǎng)管控系統(tǒng)需配合上層網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動化的切片控制，對承載網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行全生命周期的運(yùn)維管理，提供網(wǎng)絡(luò)切片的監(jiān)控、隔離和保障。二是實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)路徑管控，支持基于業(yè)務(wù)策略的自動部署、監(jiān)測、調(diào)優(yōu)和維護(hù)診斷。三是提供差異化的SLA保障，提供多服務(wù)等級的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和時延保障。為此，5G承載網(wǎng)管理系統(tǒng)需要提供開放標(biāo)準(zhǔn)的北向接口（NBI），為上層端到端業(yè)務(wù)編排系統(tǒng)使用，共同實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)的自動化編排。

二、切片模型及策略成為當(dāng)前承載網(wǎng)切片管控的研究熱點(diǎn)

承載網(wǎng)絡(luò)的切片管控流程及功能需求已經(jīng)基本明確。一是和上層管控系統(tǒng)進(jìn)行能力交互，包括拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)資源抽象信息的交互，網(wǎng)絡(luò)切片能力和策略的交互，二是完成切片資源的創(chuàng)建、調(diào)整、刪除等操作，承載網(wǎng)管控系統(tǒng)可以基于上層管控系統(tǒng)的需求，完成切片資源的相關(guān)操作，滿足上層業(yè)務(wù)的帶寬、時延等SLA需求，同時完成對傳送網(wǎng)絡(luò)資源的標(biāo)記，便于在后續(xù)運(yùn)營過程中保障切片網(wǎng)絡(luò)資源的相互隔離。三是實(shí)現(xiàn)切片網(wǎng)絡(luò)資源全生命周期的管理，對切片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測，包括流量、時延等SLA信息，以及告警和性能信息，管控系統(tǒng)可以基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測結(jié)果，對切片網(wǎng)絡(luò)的資源及其承載業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整、恢復(fù)等維護(hù)操作。

對于切片網(wǎng)絡(luò)資源的管控，如何定義切片管控模型以及切片策略成為當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化研究熱點(diǎn)。

在切片管控的架構(gòu)、資源映射策略及功能實(shí)現(xiàn)方案方面，ITU-T SG15 Q12/Q14工作組主要在現(xiàn)有的SDN組件功能基礎(chǔ)上，針對SDN架構(gòu)內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)方案開展研究，通過引入新的功能組件實(shí)現(xiàn)切片管控功能，并分析新組件和原有功能組件之間的關(guān)系，同時研究不同層次的管控系統(tǒng)之間以及管控系統(tǒng)內(nèi)部的切片網(wǎng)絡(luò)資源的映射關(guān)系和抽象的策略，以及在不同層次管控系統(tǒng)信息傳遞的需求。

在切片網(wǎng)絡(luò)的信息模型方面，ONF定義了TPAI虛擬網(wǎng)絡(luò)（VN）信息模型，其中拓?fù)淠Ｐ涂蓪?shí)現(xiàn)拓?fù)湫畔⒑途W(wǎng)絡(luò)切片能力信息的交互，采用VN模型實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的編排和業(yè)務(wù)的編排。IETF ACTN架構(gòu)同樣定義VN模型，可以用于CMI接口，實(shí)現(xiàn)客戶網(wǎng)絡(luò)和多域協(xié)調(diào)控制器的交互，通過定義VN、接入點(diǎn)、VN成員等對象實(shí)現(xiàn)VN網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建，采用L1CSM、L2SM等實(shí)現(xiàn)層網(wǎng)絡(luò)能力的擴(kuò)展?？傮w而言，IETF ACTN VN模型抽象簡單，ONF TAPI模型定義稍微復(fù)雜，并定義詳細(xì)的層網(wǎng)絡(luò)信息，再使用過程中，前者需要進(jìn)一步的擴(kuò)展，后者則需要進(jìn)行裁剪和簡化。

對于國內(nèi)業(yè)界定義統(tǒng)一的用于切片的信息模型方面，可以通過定義統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管控模型，實(shí)現(xiàn)VN的資源獲取和相關(guān)操作，在對象命名方式和參數(shù)定義上，盡量保持和控制器層間接口（I-CPI）以及設(shè)備南向接口（SBI）的數(shù)據(jù)一致性，同時參考TAPI模型，對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議能力信息進(jìn)行擴(kuò)展。

三、多層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)模型成為南向接口（SBI）開放的重要掣肘

南向接口（SBI）主要面向設(shè)備層次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源收集、設(shè)備運(yùn)維、單站的業(yè)務(wù)配置等功能，5G承載網(wǎng)絡(luò)為滿足多種業(yè)務(wù)的承載需求，采用了多個層次的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括L0層的光層到L3 IP層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于每個網(wǎng)絡(luò)層次，當(dāng)前均存在對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

對于L0層網(wǎng)絡(luò)，多個標(biāo)準(zhǔn)化組織定義了基于NETCONF協(xié)議的YANG模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的配置，例如OpenConfig組織，定義了線路系統(tǒng)、設(shè)備、線卡、端口、收發(fā)器等不同的YANG模型文件，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備功能信息模型抽象，從屋里細(xì)節(jié)中抽象相關(guān)功能，同時支持廠商和運(yùn)營商定制需求，實(shí)現(xiàn)模型靈活擴(kuò)展，解決了多次OTN網(wǎng)絡(luò)建模問題。OpenROADM組織定義了公共模型、設(shè)備模型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ鸵约皹I(yè)務(wù)模型，定義可ROADM互操作規(guī)范，包括光開關(guān)、轉(zhuǎn)發(fā)器、可插入光器件等器件的YANG模型。ITU-T G.media模型定義光層的管控架構(gòu)和模型，并對media的范圍進(jìn)行定義，給出網(wǎng)絡(luò)層次的映射關(guān)系，并在ITU-T G.771通用信息模型基礎(chǔ)上擴(kuò)展相應(yīng)的media管理對象模型。

對于L1層OTN網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)運(yùn)營商及設(shè)備廠商在ONF TAPI模型基礎(chǔ)上，擴(kuò)展定義OTN設(shè)備的統(tǒng)一南向接口，通過定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)OTN設(shè)備管理，通過自定義RPC接口操作，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的映射，包括以太網(wǎng)透傳業(yè)務(wù)、ETH over SDH業(yè)務(wù)、OTU業(yè)務(wù)以及SDH業(yè)務(wù)。

對于L2層MPLS-TP技術(shù)采用OpenFlow協(xié)議實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)配置、OAM、QoS、保護(hù)等功能，同時采用NETCONF協(xié)議，擴(kuò)展定義YANG模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元、板卡、端口等保護(hù)配置管理。

5G承載網(wǎng)設(shè)備要求支持L3路由功能，對于L3層IP路由管控，主要是采用 IS-IS技術(shù)實(shí)現(xiàn)域內(nèi)路由的發(fā)布，BGP-LS實(shí)現(xiàn)設(shè)備和管控系統(tǒng)之間的路由發(fā)布，并采用成熟的PCEP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)SR- TP隧道路由計算和端到端創(chuàng)建，支持雙向隧道、綁定標(biāo)簽等擴(kuò)展。對于其它管控功能的NETCONF協(xié)議YANG模型目前還未統(tǒng)一定義。

由此可以看出，對于承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其業(yè)務(wù)類型多種多樣，適配模型復(fù)雜，定義統(tǒng)一的YANG模型，采用NETCONF協(xié)議實(shí)現(xiàn)南向接口的開放將是主流。對于L3層網(wǎng)絡(luò)，由于傳送設(shè)備采用了分布式的路由技術(shù)，在和管控系統(tǒng)中可以采用BGP-LS/PCEP等協(xié)議相配合已實(shí)現(xiàn)南向接口開放。對于多個網(wǎng)絡(luò)層次的YANG模型定義，國內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，需要首先對各個層次的YANG模型進(jìn)行統(tǒng)一，然后面向具體的承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型，實(shí)現(xiàn)具體設(shè)備的多層統(tǒng)一管控YANG模型的定義。

綜上所述，5G承載網(wǎng)管控系統(tǒng)需要通過端到端的協(xié)同管控架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動化的跨5G RAN、5G承載和5G CN的端到端編排；通過開放、標(biāo)準(zhǔn)的NBI接口，為上層應(yīng)用APP或運(yùn)營商端到端協(xié)同編排系統(tǒng)提供服務(wù)；通過層次化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)管控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可擴(kuò)展性。在網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用方面，可隨著eMBB，uRLLC等業(yè)務(wù)的商用，逐步引入切片生命周期管理、自動算路、鏈路時延監(jiān)測和保障等功能。在設(shè)備南向接口的開放方面，國內(nèi)建議首先對L0-L3各個層次上的網(wǎng)絡(luò)模型統(tǒng)一以后，再面向具體的設(shè)備形態(tài)，定義該設(shè)備的統(tǒng)一管控YANG模型，對L3層功能，可采用采用成熟的協(xié)議BGP-LS/PCEP實(shí)現(xiàn)。

來源：中國信通院