電力5G承載網(wǎng)建設研究

5G 技術可以進一步實現(xiàn)建設智能電網(wǎng)的目標，使得電力系統(tǒng)可以從傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展成為多元化智能電網(wǎng)，滿足了社會快速發(fā)展需要。5G 技術在電力中的應用對電力5G 承載網(wǎng)建設提出更高的需求，對5G 承載網(wǎng)關鍵技術進行研究，提出適合電力5G 承載網(wǎng)建設的對比方案，對電力5G 承載網(wǎng)的建設和發(fā)展提供指導。

1 5G 承載網(wǎng)關鍵技術研究

1.1 PAM4 技術研究

PAM4 技術是一個“翻倍”技術。如果要提升光模塊速率可以通過增加光通道的數(shù)量和提高單個通道速率等兩種辦法實現(xiàn)。PAM 信號采用了更多種信號電平，實現(xiàn)了在信號的每個符號周期可內(nèi)可以傳輸更多的信息。PAM4 技術采用4 個不同信號電平來實現(xiàn)信號傳輸，在通道物理帶寬相同的情況下，PAM4 相對于NRZ 信號承載了兩倍的信號，從而實現(xiàn)速率帶寬的倍增。

1.2 單纖雙向BIDI 的技術研究

BIDI 技術可以實現(xiàn)在同一根纖芯上實現(xiàn)光通道內(nèi)的雙向傳輸。BIMI 技術實現(xiàn)對光纜上的雙向耦合器在一根光纜的發(fā)射與接收。

1.3 切片技術研究

切片技術主要分為FlexE 和FlexO 等技術。1）FlexE 主要是解決由于光模塊速率限制了客戶業(yè)務速率問題。應用FlexE 技術，客戶傳輸業(yè)務速率不再受到光模塊速率的影響，通過綁定不同速率光模塊，即可傳送大顆粒的業(yè)務流；FlexE 切分了光模塊的傳輸空間，劃分成多個小空間，通過組合小空間，實現(xiàn)了業(yè)務速率不在受限于物理通道的速率，既是客戶業(yè)務速率不在等于光模塊的物理接口速率，通過對端口進行捆綁和對時隙進行交叉等技術，可以實現(xiàn)業(yè)務帶寬的逐步的提升。2）FlexO 的邏輯與FlexE 類似，都是拆分-映射-綁定-解綁定-解映射-復用等步奏解決光模塊物理限制問題。在發(fā)送端，F(xiàn)lexO 先將信號進行拆分，然后將拆分后的信號進行映射，再進行綁定到到多個光模塊之中進行傳輸。在接收端對信號進行解綁定、解除映射和解除復用信號等三個步驟，對信號進行還原。3）FlexE 在PTN 網(wǎng)絡處理以太網(wǎng)信號，F(xiàn)lexO 是用在OTN 網(wǎng)絡中處理信號。兩種技術均為對多端口進行綁定可以實現(xiàn)傳送大顆粒信號。

1.4 SR 技術研究

SR 技術是MPLS 技術的升級和創(chuàng)新。目前SR-TP 和SR-BE 等兩種隧道擴展技術。1）SR-TP 隧道用于承載點到點、面向連接的業(yè)務承載，具備端到端的監(jiān)控運維能力，南北流量；2）SR-BE 隧道用于承載Mesh 和無連接的業(yè)務，可以提供任意拓撲業(yè)務連接同時可以簡化隧道的部署和規(guī)劃，東西流量。

1.5 SDN 技術/NFV 技術研究

1）SDN 技術通過OpenFlow 實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與設備控制平面相分離，可以按照需要調(diào)配網(wǎng)絡資源，靈活控制網(wǎng)絡流量。SDN 可以采用通用的硬件架構(gòu)，完成存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能，設備與業(yè)務特性完全解耦。由軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡的智能特性，由軟件來定義設備的功能和種類。服務器作為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，完成對網(wǎng)絡的操作控制和運行。通過定制路由、策略、安全、流量和QoS 等網(wǎng)絡參數(shù)，可以快速對業(yè)務進行響應，快速開通具體業(yè)務。采用SDN 技術來對路由器、交換機和無線網(wǎng)絡等基礎通信設施架構(gòu)進行優(yōu)化。2）NFV 技術是指采用虛擬化的技術，實現(xiàn)將通信網(wǎng)絡設備的各種功能與網(wǎng)絡硬件功能相解耦，通過軟件方式實現(xiàn)將網(wǎng)絡節(jié)點的整體功能分割成為相應的功能區(qū)塊。采用NFV 技術可以實現(xiàn)對防火墻、負載均衡等進行優(yōu)化。

1.6 MEC 技術/CDN 技術下移

MEC 技術是一種基于5G 演進的架構(gòu)，深度融合互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務和移動接入網(wǎng)的一種技術。MEC 技術創(chuàng)建低延遲、高帶寬和高性能的服務環(huán)境，將云端計算功能和所需IT 服務通過無線接入網(wǎng)絡就近接入。使得通信用戶具有較高質(zhì)量的網(wǎng)絡體驗，加速完成服務和應用下載等。MEC 技術為了實現(xiàn)創(chuàng)新移動邊緣入口，通過使得移動邊緣節(jié)點具備計算能力，可以節(jié)約帶寬資源，改善用戶體驗。CDN 是智能虛擬網(wǎng)絡技術，是一種網(wǎng)絡加速器，主要是采用內(nèi)容存儲和分發(fā)技術，對網(wǎng)絡覆蓋層進行優(yōu)化，加速網(wǎng)路訪問速度。在各地部署邊緣服務器，在中心平臺部署分發(fā)、均衡和調(diào)度等模塊，實現(xiàn)用戶就近就可以獲取到所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡擁塞風險，使得用戶訪問響應速度和命中率大大提高。將MEC 技術和CDN技術進行下移，可以降低網(wǎng)絡時延，節(jié)約網(wǎng)絡帶寬和流量，提高用戶網(wǎng)絡體驗。

2 電力5G 承載網(wǎng)建設研究

2.1 電力5G 承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)方案

電力5G 承載網(wǎng)總體架構(gòu)按核心、匯聚和接入等三層對網(wǎng)絡進行設置。核心層設備用于與5G NGC/省干SPN 網(wǎng)對接，調(diào)度設備用于分區(qū)收斂5G匯聚環(huán)業(yè)務，匯聚層和接入層則實現(xiàn)5G 業(yè)務的匯聚和接入。具體網(wǎng)絡架構(gòu)詳見圖1 所示。表1 所示給出了不同網(wǎng)絡層面的組網(wǎng)建議和網(wǎng)絡容量。

圖1 電力5G承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)示意圖

表1 電力5G承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)建議

2.2 電力5G 承載網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)對比分析

5G 承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)有口字型和環(huán)型兩種，S1和X2 流量示意詳見圖2 所示。

圖2 電力5G承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)對比圖

密集城區(qū)，優(yōu)先選用“口字型”組網(wǎng)；條件不具備或偏遠地區(qū)，可選用“環(huán)型”組網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)不得超過“2+4”，對兩種組網(wǎng)方式進行對比分析，具體詳見表2。

表2 電力5G承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)對比表

2.3 電力5G 承載網(wǎng)設備配置方案

對5G 承載網(wǎng)核心匯聚以及接入層設備的設備能力、配置、端口和交換需求等進行分析，確定設備配置，具體詳見表3 和表4。

表3 電力5G承載網(wǎng)接入層設備配置模型表

表4 電力5G承載網(wǎng)核心匯聚層設備配置模型表

2.4 電力5G 承載網(wǎng)時鐘同步建設方案

電力5G 承載網(wǎng)時鐘同步建設具有兩種方案：1）方案一：SPN 核心層可采用主控盤上專用時鐘接口與時鐘服務器對接，提取外部時鐘；核心匯聚采用GE/10G 單纖雙向組建時鐘專用鏈路，進行網(wǎng)內(nèi)時鐘傳遞；2）方案二：根據(jù)高精度同步業(yè)務服務需要，局部區(qū)域下沉部署時頻同步設備（PRTC+）；核心部署的ePRTC 作為PRTC+的共視參考源，通過共模共視技術保證PRTC+間精度誤差不超過±30ns。

2.5 電力5G 承載網(wǎng)管理及控制建設方案

電力5G 承載網(wǎng)設備通過不同板卡與外部DCN網(wǎng)絡對接構(gòu)建傳送管理和控制信息的相應通道。

1）管理通道：可通過設備主控板接口（100M/1000M 自適應電口）或GE 業(yè)務板卡完成與外部DCN 網(wǎng)絡對接；2）控制通道：可通過10G 業(yè)務板卡完成與外部DCN 網(wǎng)絡對接，經(jīng)過外部DCN 后，可根據(jù)業(yè)務量進行收斂。

管理信息和控制信息通過外部DCN 傳送至管控平臺，實現(xiàn)對電力5G 承載網(wǎng)的管理和控制，具體流向詳見圖3。

圖3 電力5G承載網(wǎng)管理及控制通道示意圖

3 結(jié)語

隨著電力5G 網(wǎng)絡建設即將來臨，為了能夠盡快滿足超高的5G 承載業(yè)務需求，電力5G 承載網(wǎng)的建設已經(jīng)迫在眉睫，應對5G 承載網(wǎng)進行提前規(guī)劃和資源儲備，結(jié)合5G 技術特點，尋求電力5G 承載網(wǎng)建設方案。