5G网络管理与编排：技术挑战与解决方案

# 5G网络管理与编排：技术挑战与解决方案 ## 1. 多技术场景下的网络管理 在当今由异构技术领域组成的网络中，端到端（E2E）连接的自动建立十分复杂。这些异构技术领域包括IP、光学、微波等特定技术构成的领域。整个过程不仅需要长时间和高运营成本进行配置（包括人工干预），还需要适应每种特定技术的实现。 ### 1.1 现有网络管理的问题 - **配置复杂**：不同技术在当前传输网络中很少进行联合操作和优化，规划和配置决策通常不考虑不同层的相互影响，而是被视为孤立的部分。 - **跨域负担重**：跨域部署的服务需要在不同网络中使用不同技术进行操作，这极大地增加了E2E网络供应和配置的复杂性。 ### 1.2 集中编排元素的优势 逻辑上集中的编排元素可以独立于每个技术领域所采用的技术，拥有完整而全面的网络视图，并提出优化整体资源利用率的解决方案。通过维护受控网络的多层视图，编排器可以全面考虑整个网络资源，以确定哪些资源可用于以最佳方式满足任何连接请求。这种方法可以优化全局利用率、保护、避免拥塞或节能等方面。编排器可以依靠较低级别的控制器（例如每层一个）来获取每个技术的信息并构建多层视图。 ### 1.3 网络可编程性的作用 软件定义网络（SDN）实现的网络可编程性，允许通过实施复杂的流量工程算法来实现资源优化，这些算法超越了当代分布式最短路径路由的能力。多层协调有助于合理利用技术多样的资源。这种新的网络规划和运营方式需要对网络资源有全面的了解，并具备能够处理多层问题的规划工具。 ## 2. 5G的软件定义网络 5G需要灵活的网络来支持不同服务和客户（即垂直行业）的多样化需求。以下介绍了前传、回传和核心传输网络的两个特定场景，这些场景是受5G影响的非无线接入网（RAN）网络段的示例。 ### 2.1 Xhaul软件定义网络 #### 2.1.1 简介 前传和回传技术的集成（也称为Xhaul）将允许使用异构传输和技术平台，利用新颖和传统技术来增加未来5G网络的容量或覆盖范围。Xhaul段的设计由从实际用例中提取的详细需求驱动，具有明确的经济目标。从SDN的角度来看，Xhaul段涉及的相关技术的多样性和异构性意味着使用单个控制器可能不适用，因此通常提出分层方法来应对这种技术异构性。 #### 2.1.2 可能的分层SDN控制器方法 为了管理和控制这种异构技术的多样性，可以采用一种部署模型，即为给定的技术领域部署一个SDN控制器（作为子控制器），而整个系统由父控制器进行编排，这依赖于网络抽象的主要概念。ONF提出的SDN架构预见了引入不同层次的分层，允许进行网络资源抽象和控制。分层SDN编排的需求主要有两个目的： - **可扩展性和模块化**：每一个更高的层次都有可能实现更大的抽象和更广泛的范围（例如，RAN、传输和数据中心网络抽象）。 - **安全性**：每个层次可能存在于不同的信任域中，层次接口可以用作跨域安全实施的标准参考点。 Applications - Based Network Operations（ABNO）框架已由IETF标准化，基于标准协议和组件，为不同CP技术的网络编排提供了有效的解决方案。基于ABNO的网络编排器已被验证可用于跨异构控制域的E2E多层和多域供应。 以下是未来Xhaul网络的分层架构示意图： ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(GMPLS):::process --> B(SDN transport Ctl1):::process A --> C(SDN DC Ctl1):::process A --> D(Active stateful PCE):::process E(SDN RAN Ctl1):::process --> F(Global E2E SDN orchestrator (pABNO)):::process G(SDN RAN Ctl2):::process --> F B --> H(SDN transport Ctl2):::process C --> I(SDN DC Ctl2):::process F --> J(SDN DC orchestration (cABNO - DC)):::process F --> K(SDN transport orchestration (cABNO - T)):::process F --> L(SDN RAN orchestration (cABNO - RAN)):::process M(Provisioning Manager):::process --> F N(Network orchestrator controller):::process --> ```