蜂窝移动网络优化解析

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摘要：信息技术的快速发展为各行业注入新的活力，例如平板电脑以及智能手机的使用，为人们的办公和生活带来极大的便利。但值得注意的问题是，这些智能终端的快速发展，对蜂窝网络造成极大的压力。特别在当前的蜂窝网络运行下，存在较多如协议复杂、设备昂贵以及网络不灵活等特点，需采取相应的优化措施。本次研究将就蜂窝移动网络基本情况、SDN下蜂窝移动网络架构设计要求以及相关的优化策略进行探析。

关键词：蜂窝移动网络；SDN；优化策略

1蜂窝移动网络概述

1.1LTE蜂窝网络架构

从当前蜂窝移动网络运行现状看，其面临的问题集中表现在访问控制以及监控等层面，要求分组网具有一定的可扩展性。同时，整个网络架构为使流量由P-GW通过，需做许多数据信息的收集与处理，其直接导致整个架构在内容负荷上较高。另外，现有的LTE架构，在网络设备上要求较高，如配置界面需由供应商提供，且实际通信中涉及的控制平面协议极为复杂，需不断做参数调整，这种参数量过多情况，将直接使网络运行压力大。对此情况，运营商应对蜂窝网络架构不断调整优化[1]。

1.2SDN蜂窝网络架构

关于SDN，其亦可称之为软件定义网络，强调由集中控制器对应用程序控制，而其余网络设备则用于数据包处理。从SDN应用优势看，主要表现在网络交换机应用下，运营商可直接进行数据面规则的分发，这在一定程度上避免分组网关规模压力过大情况，且流量的处理更加灵活。考虑到实时跟进、测量行为粒度，SDN架构的应用下，需做相应的扩展，如用户层面，架构可将IP地址作为依据，做自动转换。再如交换机运行方面，SDN架构下可满足交换机软件要求。同时，对于API接口适应性问题，可借助SDN架构的构建使接口灵活适应性提高，且达到共享多个载波目标。另外，SDN架构的应用注重基站资源虚拟化，对于各“切片”上的控制器可进行有效控制管理。

2软件定义网络下蜂窝移动网络架构设计要求

本次研究中，在蜂窝移动网络架构设计中，主要要求其满足实时控制、提供细粒度等功能要求，且功能实现中切忌出现以牺牲SDN架构可扩展性为代价。具体设计要求包括：第一，控制器应用程序。设计时要求其不再局限于物理位置以及IP地址上，而可以将策略中的用户属性表达出来，同样也可以理解为用户信息库的表达。第二，架构扩展性的提高。由控制器对交换机指挥操作，当本地蜂窝运行下，许多如阈值比较、轮询流量计数操作更加便利。第三，数据包相关操作。对于数据包分类、深度包检测及其他报头压缩额外操作，需保证交换机对各操作支持。第四，灵活切片。可考虑在架构设计中将语义空间分片引入，且在基站资源灵活切片方面通过控制基站方式实现。

3软件定义网络下蜂窝移动网络优化策略

3.1本地模式运用

从以往蜂窝移动网络运行情况看，面临的难题主要表现在用户位置频繁移动、用户数量增多、服务质量、细粒度控制等层面，这就要求在蜂窝移动网络架构设计中从可扩展性方面着手。以网络拥堵情况、用户网络用量超出上限、优先级流量低等问题为例，交换机运行中为与此视频流相吻合，需采取代码转换方式。这一过程中涉及极多的控制、监测操作，很可能导致集中控制器被压垮。同时，本地事件发生后，集中控制器可能难以在第一时间反应给底层交换机。此时在优化中可考虑将控制面功能设置于底层交换机中，其相比传统交换机软件，控制功能更加简单。具体实现中，强调由控制器对控制指挥，而每个的运行都有相应的交换机，确保本地操作顺利实现。

3.2NOS操作系统控制

根据SDN架构设计要求，需实现用户数据包的灵活处理。而该目标的实现也需引入一定的优化策略，可借助SDN控制器中的NOS操作系统，其中的程序模块在处理用户数据上效果显著，将移动性管理、无线电资源管理等融为一体。需注意的是，在处理单个数据包时，一般由多个模块共同实现，如网络流量，其决定性因素包括网络元件、用户位置、流量监控结果以及相关的计费规则等。对此，在NOS操作系统应用下，应使系统对多个模块组合进行支持，各交换机运行中，都有自身的分组处理规则，以RTS运行时系统、Frenetic语言为例，需体现在处理规则集合中。

3.3交换机规则与协议控制

从当前交换机应用情况看，对于蜂窝数据网络中的许多功能，OpenFlow交换机都可支持，加上以太网环境下，对于报头字段为TCP/UDP或IP的数据包，可实现对细粒度的控制。部分运营商在流量中间件选择上，也直接借助OpenFlow交换机转发动作实现，在此基础上结合QOS策略，计划流量，使数据包发送路径改变。同时，对于用户流量超出上限、网络拥堵、流量计费问题，字节计数器、各规则包可支持。尽管当前交换机在支持蜂窝数据网络上优势较为明显，但考虑到多级别细粒度策略的支持，仍需采取进一步优化措施。

4结束论

软件定义蜂窝网络的应用是当前优化蜂窝移动网络的极其重要的选择。实际优化中，应正确认识当前LTE蜂窝网络架构下存在的问题，明确SDN架构设计要求，在此基础上采取相应的优化策略，如本地模式的运用、NOS操作控制系统以及交换机协议控制等，以此实现网络优化目标。

参考文献

[1]张佳鑫，张兴，李永竞，等.蜂窝网络中基站关系与业务关系网络与应用[J].中国科学：信息科学，2017，（05）：648-663.

作者:景冰 单位:山西财贸职业技术学院