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5G承载网管控SDN化,助力端到端网络协同

发布时间:2019-10-23 10:38:30 人气:1729

随着5g的许多新功能的引入以及5g测试和预商业计划的逐步推进,面向5g的承载网络架构和技术解决方案已成为业界普遍关注的焦点。相应地,承载网管理和控制技术也出现了许多新的特点。5g网络涉及无线、核心网和承载网,同时支持多种网络应用场景。通过sdn架构实现端到端网络和业务协作,提高业务的自动部署和智能运维能力,是5g承载网协同管控的基本要求。

首先,北对北接口的开放和标准化是实现端到端自动编排的关键

5g网络支持各种网络应用场景,满足各种业务承载需求,包括支持embb、urllc、mmtc等不同业务的切片需求。轴承网络管理控制系统需要面对多种服务场景,实现切片规划、自动部署和打开、自动运行和维护。同时,能够满足虚拟现实、强交互游戏等场景的低延时要求,实现基于延时的控制、规划和维护。此外,还必须满足高质量垂直行业客户的需求,提供网络资源隔离和分层网络安全机制,并实现延迟控制和分段故障定位功能。

面对上述要求,承载网管控系统应与上层网络管控系统合作,实现切片自动控制,对承载网切片的整个生命周期进行运维管理,并对网络切片进行监控、隔离和保障。二是实现端到端业务路径控制,支持基于业务策略的自动部署、监控、调优和维护诊断。三是提供差异化sla保护、多业务网络保护和延迟保护。因此,5g承载网络管理系统需要提供一个开放的标准北接口(nbi),供上层端到端业务编排系统使用,共同实现网络的端到端业务和自动编排。

其次,切片模型和策略已经成为目前承载网切片控制的研究热点。

承载网的切片控制流程和功能要求基本清晰。一是与上层管控系统进行能力交互,包括网络资源拓扑和抽象信息的交互、网络切片能力和策略的交互。二是完成切片资源的创建、调整和删除等操作。承载网管控系统可以根据上层管控系统的要求完成切片资源的相关操作,满足上层业务带宽、时延等sla要求,同时完成传输网资源的标记,保证切片网络资源在后续操作过程中相互隔离。三是实现切片网络资源的全生命周期管理,监控切片网络,包括流量、延时等sla信息,以及告警和性能信息。管理和控制系统可以基于网络监控结果调整和恢复切片网络资源及其承载服务和其他维护操作。

对于切片网络资源的管理和控制,如何定义切片管理和控制模型及切片策略已成为标准化研究的热点。

在切片控制架构、资源映射策略和功能实现方案方面,itu-t sg15q12/q14工作组主要在现有sdn组件功能的基础上研究sdn架构的内部功能实现方案,通过引入新的功能组件实现切片控制功能,分析新组件与原有功能组件之间的关系,研究不同级别控制系统之间以及控制系统内部切片网络资源的映射关系和抽象策略,以及不同级别控制系统的信息传输需求。

在切片网络信息模型方面,onf定义了tpai虚拟网络信息模型,其中拓扑模型可以实现拓扑信息和网络切片能力信息的交互,采用vn模型实现网络切片安排和服务安排。Ietf actn架构还定义了vn模型,可用于cmi接口,实现客户网络与多域协调控制器之间的交互。vn网络是通过定义vn、接入点、vn成员和其他对象来创建的。l1csm、l2sm和其他对象用于实现层网络能力的扩展。一般来说,IETF actvn模型是抽象和简单的,而onf tapi模型在定义上稍微复杂一些,并且定义了详细的层网络信息。在重用过程中,前者需要进一步扩展,而后者需要削减和简化。

对于国内行业来说,要定义一个统一的切片信息模型,可以通过定义一个统一的网络管理和控制模型来实现虚拟网络资源的获取和相关操作。在对象命名方法和参数定义方面,可以尽可能保持与控制器层间接口(i-cpi)和设备南部接口(sbi)的数据一致性。同时,网络层协议能力信息可以参照tapi模型进行扩展。

第三,多层技术网络模型已经成为履行机构开放的一个重要制约因素

南方向接口(sbi)主要在设备层面执行网络资源收集、设备运行维护、单站服务配置等功能。为了满足各种业务的承载需求,5g承载网采用多级网络技术,包括l0层的光层到l3ip层的网络技术。对于每个网络级别,当前都有相应的网络协议实现。

对于l0层网络,一些标准化组织基于netconf协议定义了yang模型来实现网络资源的配置。例如,openconfig组织定义了不同的yang模型文件,如线路系统、设备、线路卡、端口、收发器等。实现了转发设备功能信息模型的抽象,从房屋细节中抽象出相关功能,同时支持制造商和运营商的定制需求,实现了模型的灵活扩展,解决了许多otn网络建模问题。Openroadm定义了通用模型、设备模型、网络拓扑模型和业务模型,并定义了roadm互操作性规范,包括光交换机、中继器、可插拔光设备和其他设备的yang模型。itu-t g .媒体模型定义了光层的控制框架和模型,定义了媒体的范围,给出了网络层的映射关系,并在itu-t g.771通用信息模型的基础上扩展了相应的媒体管理对象模型。

对于l1层otn网络,国内运营商和设备制造商基于onf tapi模型扩展并定义了otn设备的统一面向南方接口。通过定义网络设备模型,实现otn设备管理。通过自定义rpc接口操作,实现了各种业务的映射,包括以太网透明传输业务、以太网sdh业务、otu业务和sdh业务。

l2层mpls-tp技术采用openflow协议实现服务配置、oam、qos、保护等功能。同时,采用netconf协议扩展和定义yang模型,实现网元、板卡、端口等的保护配置管理。

5g承载网络设备需要支持l3路由功能。对于l3层ip路由管理和控制,is-is技术主要用于实现域内路由释放,bgp-ls用于实现设备与管控系统之间的路由释放,成熟的pcep协议用于实现sr-tp隧道路由计算和端到端创建,支持双向隧道、绑定标签等扩展。其他控制功能的netconf协议的yang模型尚未统一定义。

由此可见,对于承载网络设备来说,其业务类型多样,适应模型复杂,定义统一的yang模型,采用netconf协议开放南行接口是主流。对于l3层网络,由于传输设备采用分布式路由技术,管控系统可以采用bgp-ls/pcep等协议,实现南方接口的开放。对于多级网络杨模型的定义,在我国标准化过程中,首先要统一各级杨模型,然后针对特定类型的承载网络设备,实现对特定设备的多层统一管控杨模型的定义。

综上所述,5g承载网管控系统需要通过端到端的协同管控架构,实现5g ran、5g承载和5g cn之间的自动端到端配置。通过开放的标准nbi界面,为上层应用程序或运营商的端到端协作编排系统提供服务;通过分层架构,实现了承载网络管理控制的网络架构的可扩展性。在网络切片的应用中,随着embb、urllc等业务的商业化使用,切片生命周期管理、自动路由计算、链路延迟监控和保证功能可以逐步引入。关于设备朝南接口的开放,建议我国首先统一l0-l3各级网络模型,然后针对具体的设备形式为设备定义统一的管控杨模型。对于l3功能,可以采用成熟的协议bgp-ls/pcep。

作者信息:徐运斌,博士,中国信息通信研究所技术与标准研究所总工程师,主要从事传输网络智能控制技术的研究。

联系方式:xuyunbin@caict.ac.cn

资料来源:中国信息通信技术研究所

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