蜂窩移動網絡優化解析
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摘要：信息技術的快速發展為各行業注入新的活力，例如平板電腦以及智能手機的使用，為人們的辦公和生活帶來極大的便利。但值得注意的問題是，這些智能終端的快速發展，對蜂窩網絡造成極大的壓力。特別在當前的蜂窩網絡運行下，存在較多如協議復雜、設備昂貴以及網絡不靈活等特點，需采取相應的優化措施。本次研究將就蜂窩移動網絡基本情況、SDN下蜂窩移動網絡架構設計要求以及相關的優化策略進行探析。
關鍵詞：蜂窩移動網絡；SDN；優化策略
1蜂窩移動網絡概述
1.1LTE蜂窩網絡架構
從當前蜂窩移動網絡運行現狀看，其面臨的問題集中表現在訪問控制以及監控等層面，要求分組網具有一定的可擴展性。同時，整個網絡架構為使流量由P-GW通過，需做許多數據信息的收集與處理，其直接導致整個架構在內容負荷上較高。另外，現有的LTE架構，在網絡設備上要求較高，如配置界面需由供應商提供，且實際通信中涉及的控制平面協議極為復雜，需不斷做參數調整，這種參數量過多情況，將直接使網絡運行壓力大。對此情況，運營商應對蜂窩網絡架構不斷調整優化[1]。
1.2SDN蜂窩網絡架構
關于SDN，其亦可稱之為軟件定義網絡，強調由集中控制器對應用程序控制，而其余網絡設備則用于數據包處理。從SDN應用優勢看，主要表現在網絡交換機應用下，運營商可直接進行數據面規則的分發，這在一定程度上避免分組網關規模壓力過大情況，且流量的處理更加靈活。考慮到實時跟進、測量行為粒度，SDN架構的應用下，需做相應的擴展，如用戶層面，架構可將IP地址作為依據，做自動轉換。再如交換機運行方面，SDN架構下可滿足交換機軟件要求。同時，對于API接口適應性問題，可借助SDN架構的構建使接口靈活適應性提高，且達到共享多個載波目標。另外，SDN架構的應用注重基站資源虛擬化，對于各“切片”上的控制器可進行有效控制管理。
2軟件定義網絡下蜂窩移動網絡架構設計要求
本次研究中，在蜂窩移動網絡架構設計中，主要要求其滿足實時控制、提供細粒度等功能要求，且功能實現中切忌出現以犧牲SDN架構可擴展性為代價。具體設計要求包括：第一，控制器應用程序。設計時要求其不再局限于物理位置以及IP地址上，而可以將策略中的用戶屬性表達出來，同樣也可以理解為用戶信息庫的表達。第二，架構擴展性的提高。由控制器對交換機指揮操作，當本地蜂窩運行下，許多如閾值比較、輪詢流量計數操作更加便利。第三，數據包相關操作。對于數據包分類、深度包檢測及其他報頭壓縮額外操作，需保證交換機對各操作支持。第四，靈活切片。可考慮在架構設計中將語義空間分片引入，且在基站資源靈活切片方面通過控制基站方式實現。
3軟件定義網絡下蜂窩移動網絡優化策略
3.1本地模式運用
從以往蜂窩移動網絡運行情況看，面臨的難題主要表現在用戶位置頻繁移動、用戶數量增多、服務質量、細粒度控制等層面，這就要求在蜂窩移動網絡架構設計中從可擴展性方面著手。以網絡擁堵情況、用戶網絡用量超出上限、優先級流量低等問題為例，交換機運行中為與此視頻流相吻合，需采取代碼轉換方式。這一過程中涉及極多的控制、監測操作，很可能導致集中控制器被壓垮。同時，本地事件發生后，集中控制器可能難以在第一時間反應給底層交換機。此時在優化中可考慮將控制面功能設置于底層交換機中，其相比傳統交換機軟件，控制功能更加簡單。具體實現中，強調由控制器對控制指揮，而每個的運行都有相應的交換機，確保本地操作順利實現。
3.2NOS操作系統控制
根據SDN架構設計要求，需實現用戶數據包的靈活處理。而該目標的實現也需引入一定的優化策略，可借助SDN控制器中的NOS操作系統，其中的程序模塊在處理用戶數據上效果顯著，將移動性管理、無線電資源管理等融為一體。需注意的是，在處理單個數據包時，一般由多個模塊共同實現，如網絡流量，其決定性因素包括網絡元件、用戶位置、流量監控結果以及相關的計費規則等。對此，在NOS操作系統應用下，應使系統對多個模塊組合進行支持，各交換機運行中，都有自身的分組處理規則，以RTS運行時系統、Frenetic語言為例，需體現在處理規則集合中。
3.3交換機規則與協議控制
從當前交換機應用情況看，對于蜂窩數據網絡中的許多功能，OpenFlow交換機都可支持，加上以太網環境下，對于報頭字段為TCP/UDP或IP的數據包，可實現對細粒度的控制。部分運營商在流量中間件選擇上，也直接借助OpenFlow交換機轉發動作實現，在此基礎上結合QOS策略，計劃流量，使數據包發送路徑改變。同時，對于用戶流量超出上限、網絡擁堵、流量計費問題，字節計數器、各規則包可支持。盡管當前交換機在支持蜂窩數據網絡上優勢較為明顯，但考慮到多級別細粒度策略的支持，仍需采取進一步優化措施。
4結束論
軟件定義蜂窩網絡的應用是當前優化蜂窩移動網絡的極其重要的選擇。實際優化中，應正確認識當前LTE蜂窩網絡架構下存在的問題，明確SDN架構設計要求，在此基礎上采取相應的優化策略，如本地模式的運用、NOS操作控制系統以及交換機協議控制等，以此實現網絡優化目標。
參考文獻
[1]張佳鑫，張興，李永競，等.蜂窩網絡中基站關系與業務關系網絡與應用[J].中國科學：信息科學，2017，（05）：648-663.
作者:景冰 單位:山西財貿職業技術學院