對(duì)5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其組網(wǎng)方案的分析

孟超 張明棟 王健

摘要：當(dāng)前我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的速度逐漸加快，在不遠(yuǎn)的未來我國便能夠?qū)崿F(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全面應(yīng)用，因此有必要展開相應(yīng)的研究。本文從切片分組網(wǎng)絡(luò)、靈活以太網(wǎng)以及路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一分段技術(shù)入手，詳細(xì)分析了5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，并闡述了5G承載網(wǎng)的組網(wǎng)方案，希望能夠?qū)?G建設(shè)提供幫助。

關(guān)鍵詞：5G承載網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);組網(wǎng)方案

引言：相比4G時(shí)代人與人的相連，5G時(shí)代的到來會(huì)全面的將人與物和物與物連接起來，承載網(wǎng)組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、安全以及各種方面較以往有了極大的改變。盡管目前我國已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，但在端到端承載網(wǎng)建設(shè)的過程中仍然存在諸多阻礙與挑戰(zhàn)，所以有必要研究5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及組網(wǎng)方案。

一、5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）、切片分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

切片分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為5G承載網(wǎng)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，能夠在3G、4G承載網(wǎng)絡(luò)分組傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上提供相關(guān)的業(yè)務(wù)承載滿足5G承載網(wǎng)絡(luò)的要求，對(duì)全新的切片技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和融合以滿足5G承載SPN組網(wǎng)架構(gòu)的要求。SPN組網(wǎng)架構(gòu)的主要功能便是使前傳、中傳以及回傳端對(duì)端組網(wǎng)能力成為可能，充分發(fā)揮以太網(wǎng)通道、切片技術(shù)和FlexE結(jié)構(gòu)的作用，給切片提供支持，將L3功能下沉到匯聚層直至接入層實(shí)現(xiàn)連接的靈活性。把50GE引入到接入層的過程中，可以依照相關(guān)要求于匯聚層和核心層引入100Gb/s、200Gb/s以及400Gb/s彩光方案。5G承載的SPN組網(wǎng)架構(gòu)主要包含著傳輸層、通道層和切片分組層，還包括具有較高準(zhǔn)確性的、同頻的時(shí)間、時(shí)鐘同步功能模塊，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)一、規(guī)范化地管理5G承載的SPN組網(wǎng)架構(gòu)[1]。

（二）、靈活以太網(wǎng)技術(shù)

靈活以太網(wǎng)技術(shù)是5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，該技術(shù)主要發(fā)展于OIF接口物理層標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由于靈活以太網(wǎng)技術(shù)本身擁有較好的數(shù)據(jù)隔離效果、可調(diào)節(jié)性以及靈活性，能夠完美匹配5G承載網(wǎng)，而被廣泛地被全世界各地區(qū)的供應(yīng)商與運(yùn)營商應(yīng)用。應(yīng)用靈活以太網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⒁蕴W(wǎng)在時(shí)隙調(diào)度的基礎(chǔ)上劃分，還具備許多個(gè)以太網(wǎng)彈性硬管道，基于此，便可以使網(wǎng)絡(luò)變得具有更強(qiáng)的隔離性、TDM獨(dú)占時(shí)隙，與此同時(shí)還具備以太網(wǎng)的高效性、統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)勢(shì)。能夠?qū)崿F(xiàn)于在同一個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，而減少對(duì)于各業(yè)務(wù)區(qū)域所帶來的負(fù)面因素，充分發(fā)揮出良好的隔離性，給5G技術(shù)提供更多網(wǎng)絡(luò)分片的選擇。

（三）、路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一分段技術(shù)

路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一分段路有技術(shù)主要是利用路徑標(biāo)簽確認(rèn)路由數(shù)據(jù)包所要通過的網(wǎng)絡(luò)路徑。該技術(shù)與MPLS不同，主要體現(xiàn)在每個(gè)路由器都有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上，但通常情況下，用路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一分段技術(shù)會(huì)把固定標(biāo)簽以及32位標(biāo)簽分別設(shè)置于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之上。標(biāo)簽各MPLS的3層VPN類似，是固定不變的，能夠在出現(xiàn)故障的第一時(shí)間迅速將其排除。三種路由協(xié)議能夠?qū)⑿畔⒃跇?biāo)簽以及拓?fù)湫畔⒌膸椭?，傳輸至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。一般來說，轉(zhuǎn)發(fā)路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一分段路由技術(shù)時(shí)并不會(huì)了解業(yè)務(wù)的具體狀態(tài)，僅維護(hù)拓?fù)湫畔?。在?jié)點(diǎn)指令的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)發(fā)指令，是一種全兼容MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路由技術(shù)。

二、5G承載網(wǎng)的組網(wǎng)方案

（一）、轉(zhuǎn)發(fā)平面

轉(zhuǎn)發(fā)平面是當(dāng)前5G承載網(wǎng)絡(luò)中最為重要的組成部分，轉(zhuǎn)發(fā)平面本身具有端到端分層組網(wǎng)，可以良好承載各種類型的業(yè)務(wù)。對(duì)于端到端分層組網(wǎng)架構(gòu)來說，5G承載網(wǎng)主要包含城域以及省內(nèi)干線兩種級(jí)別，其中城域是由核心、匯聚和接入三部分組成的。

接入層通常為環(huán)形組網(wǎng)，其他兩層可以與其相同，或者是應(yīng)用雙上聯(lián)組網(wǎng)，實(shí)際操作還應(yīng)根據(jù)光纖資源的具體情況進(jìn)行確定。針對(duì)差異化網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)，集成各種管道隔離技術(shù)與承載網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出網(wǎng)絡(luò)的連接服務(wù)，讓各種客戶業(yè)務(wù)都能夠妥善、高效的處理，給政企專線、5G三大類業(yè)務(wù)應(yīng)用等各種不同類型的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)。對(duì)于多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載能力來說，可以直接采用新技術(shù)搭建5G承載，或者是在原有的4G承載網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改造。它能夠承載邊緣數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)CDN以及政企專線業(yè)務(wù)等多種不同類型的業(yè)務(wù)，其本身延續(xù)了L0～L3技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能夠最大程度發(fā)揮出基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有的作用。

（二）、管理控制平面

管理控制平面既要管理和控制SDN機(jī)構(gòu)，還應(yīng)靈活配置網(wǎng)絡(luò)資源以及各項(xiàng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的職能管理和協(xié)同等。統(tǒng)一管理能力，將多層多域管理信息模型作為基礎(chǔ)，可以集中管理各個(gè)域多層網(wǎng)絡(luò)。而協(xié)同控制能力，集成了應(yīng)用Restful的統(tǒng)一北向接口，統(tǒng)一控制不同層、不同域，擁有良好的切片管控以及業(yè)務(wù)自動(dòng)化的功能。智能運(yùn)維能力則可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)情況，進(jìn)而提供時(shí)延、故障以及力量等方面的詳細(xì)信息。

（三）、同步網(wǎng)

在5G承載網(wǎng)絡(luò)中，同步網(wǎng)有著至關(guān)重要的作用，同步網(wǎng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)基本業(yè)務(wù)同步需求以及協(xié)同業(yè)務(wù)精度同步需求。支撐基本業(yè)務(wù)同步需求體現(xiàn)在，城域核心節(jié)點(diǎn)安裝高精度時(shí)鐘源，進(jìn)而為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供了具備IEEE1588v2高精度時(shí)間同步傳送能力，以滿足5G基本業(yè)務(wù)同步需求。實(shí)現(xiàn)協(xié)同業(yè)務(wù)高精度同步效果，在這種業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的局部區(qū)域下沉的基礎(chǔ)上部署小型化增強(qiáng)型BITS設(shè)備，通過跳數(shù)控制以實(shí)現(xiàn)5G協(xié)同業(yè)務(wù)的高精度同步效果。5G承載網(wǎng)絡(luò)是由城域和省干兩部分組成的，城域接入層主要是為回傳的N2（信令）和N3（數(shù)據(jù)）接口、中傳F1接口以及前傳Fx接口的CPRI/eCPRI信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)連接。省干層面與城域匯聚核心層主要是起到保障回傳部分核心網(wǎng)絡(luò)元間的N4、N6以及N9接口與網(wǎng)絡(luò)相連的作用。N6連接了UPF與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DN），充分使用IP公網(wǎng)對(duì)外部多媒體數(shù)據(jù)中心進(jìn)行訪問[2]。

結(jié)論：總而言之，5G技術(shù)是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界的重要驅(qū)動(dòng)力，在未來，5G現(xiàn)網(wǎng)模式的推廣還會(huì)伴隨著越來越多5G承載技術(shù)的問世。當(dāng)前三大運(yùn)營商普遍還在應(yīng)用NSA建網(wǎng)，但未來將會(huì)逐漸開始采用SA建網(wǎng)，在該種演進(jìn)思路之下，會(huì)對(duì)5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及組網(wǎng)方案進(jìn)行更加深入的研究，促進(jìn)5G規(guī)?；l(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬俊.5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其組網(wǎng)方案研究[J].通信電源技術(shù)，2019，36（8）：175-178.

[2]羅成，毛云翔，劉濤.5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國新通信，2018，20（17）：136-137.

作者簡(jiǎn)介：

孟超（1983—）男，漢，山東，中國聯(lián)通山東省分公司;王?。?981—），女，漢，山東，中國聯(lián)通山東省分公司;張明棟，（1971—）男，漢，山東，中國聯(lián)通山東省分公司。