面向5G承載的SPN技術(shù)及應(yīng)用探討

劉思怡 中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司南寧分公司

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，在電力、醫(yī)療、智能制造等多個行業(yè)中都有著該技術(shù)的應(yīng)用。多領(lǐng)域的融合應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)切片這一技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過網(wǎng)絡(luò)切片的應(yīng)用便于運(yùn)營商在同一平臺上構(gòu)建多個專屬邏輯網(wǎng)絡(luò)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)滿足各類客戶對于不同場景的網(wǎng)絡(luò)需求。SPN由于其切片能力好，因此，能夠滿足5G移動承載需求。

一、SPN技術(shù)特點(diǎn)

（一）集中管控

SPN可利用集中管控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出開放性特點(diǎn)，能夠靈活運(yùn)用，建設(shè)柔性化的網(wǎng)絡(luò)。其中SPN所承載的SDN為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重要組成，架構(gòu)上層通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同完成無線網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)的協(xié)同，并且提供E2E的資源管理和業(yè)務(wù)發(fā)放多種功能。利用SDN控制器可抽象承載網(wǎng)能力，并將下層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)加以屏蔽，利用實(shí)時閉環(huán)的方式調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，以此實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。

（二）以太組網(wǎng)高效

按照以太網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠建立低成本和高帶寬的網(wǎng)絡(luò)，讓接入層、匯聚層端口的傳輸效率更高，還能通過DWDM和MTN Group等技術(shù)完成多個端口的綁定，讓帶寬的擴(kuò)展能力更強(qiáng)，使得單纖和端口傳輸?shù)娜萘磕軌蚋哌_(dá)T級別。

（三）業(yè)務(wù)靈活

SPN能夠利用靈活的隧道與尋址轉(zhuǎn)發(fā)多種技術(shù)，對于各類業(yè)務(wù)進(jìn)行靈活匹配，并利用SE尋址，完成業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，通過L1完成業(yè)務(wù)調(diào)度，利用MAC/MPLS進(jìn)行尋址轉(zhuǎn)發(fā)，借助L2完成業(yè)務(wù)調(diào)度，還能通過IP尋址的轉(zhuǎn)發(fā)，來實(shí)現(xiàn)L3業(yè)務(wù)調(diào)度[1]。

（四）網(wǎng)絡(luò)切片

在E2E網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過程，承載網(wǎng)絡(luò)切片為重要基礎(chǔ)，利用以太網(wǎng)的TDM通道能夠完成切片的硬隔離，借助以太網(wǎng)包完成通道交換，一次實(shí)現(xiàn)SR包交換通道，最后利用QOS完成切片軟隔離?？砂凑沼脩粜枨髮τ谶壿嬊衅瑢傩赃M(jìn)行修改，以此滿足差異化網(wǎng)絡(luò)切片的時延承載和帶寬需求。

二、5G承載SPN技術(shù)應(yīng)用

（一）對于切片的需求

由于5G網(wǎng)絡(luò)能夠支持多種應(yīng)用場景和各類業(yè)務(wù)，并且?guī)捀摺r延低，支持海量用戶業(yè)務(wù)接入，互聯(lián)網(wǎng)可靠性高。網(wǎng)絡(luò)切片是區(qū)分4G和5G技術(shù)的重要標(biāo)志，該技術(shù)的運(yùn)用利用邏輯專網(wǎng)為各行業(yè)提供服務(wù)，以便為運(yùn)營商拓展業(yè)務(wù)和客戶，挖掘網(wǎng)絡(luò)價值提供有力支持。當(dāng)前，無論是電力行業(yè)，還是媒體行業(yè)，或者工業(yè)、交通等行業(yè)都提出了網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用要求。利用SPN技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可提供端到端切片，承載各類差異化業(yè)務(wù)。

（二）切片的對接

可使用VLAN ID，配合優(yōu)先級的DSCP/VLAN PRI等作為信息轉(zhuǎn)發(fā)面位置的切片對接標(biāo)識。業(yè)務(wù)識別主要是通過無線基站，并利用NSSAI完成，之后將報文轉(zhuǎn)發(fā)，向SPN傳輸，按照VLAN ID、NSSAI映射表完成VLAN ID的配置，并按照優(yōu)先等級映射信息，展開IP DSCP和VLAN PRI等配置。待網(wǎng)絡(luò)端接收報文以后，需要對端口和VLAN ID等展開識別，并查找與之對應(yīng)L3 VPN。經(jīng)過IP DSCP、VLAN PRI配置隧道的優(yōu)先級，完成并行轉(zhuǎn)發(fā)。經(jīng)過PE網(wǎng)元在SPE技術(shù)的應(yīng)用下，利用不同L3 VPN，配置VLAN，向核心網(wǎng)的網(wǎng)元當(dāng)中傳輸報文，核心網(wǎng)元即可按照映射表識別NSSAI。

（三）切片的傳輸方案

由于SPN技術(shù)能夠?yàn)檐浻睬衅峁┲С?，并且基于SPL層還能實(shí)現(xiàn)和特定VPN之間的關(guān)聯(lián)，組成SPL層傳輸切片，技術(shù)應(yīng)用和物理鏈路、WDM波長有關(guān)，所以就可形成以物理層作為依托的傳輸切片，通過專屬物理鏈路、波長等為用戶提供個性化服務(wù)。通過分析SPN功能，切片承載過程可通過如下方式實(shí)現(xiàn)：第一，獨(dú)享硬切片，通過基站將切片ID映射成為獨(dú)享VLAN ID，并將其上傳給SPN，由SPN完成硬切片通道的配置，實(shí)現(xiàn)超低處理、TDM隔離和帶寬性能多方面保障。第二，VPN隔離和共享硬切片組合，利用基站將切片ID映射成為獨(dú)享VLAN ID，同時為其配置獨(dú)享L3VPN，數(shù)量1個，SR隧道，數(shù)量1條，此隧道能夠與其他的切片隧道共享同一個TDM通道，無須單獨(dú)為其配置TDM切片。同時在共享TDM切片之內(nèi)，不同用戶還可借助VPN隔離，配置CIR來保障帶寬。第三，VPN隔離和共享切片，利用基站將切片IP向獨(dú)向VLAN ID當(dāng)中映射，利用SPN技術(shù)將VLAN ID置入與eMBB共享通道之內(nèi)，并在TDM通道之內(nèi)配置L3VPN，用戶可借助VPN隔離，通過配置CIR來保障帶寬。

（四）SPN應(yīng)用場景

在各行業(yè)重要場景當(dāng)中能夠應(yīng)用到5G技術(shù)，發(fā)揮其低時延、高帶寬和切片等特點(diǎn)，為各行業(yè)的場景應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。5G的核心組網(wǎng)及位置變化能夠?qū)崿F(xiàn)核心控制網(wǎng)與用戶面的分離。核心網(wǎng)絡(luò)UPF跟隨MEC向接入層下沉，其部署位置不但靈活多變，而且下沉以后連接更加靈活，使得未來MEC內(nèi)部流量能夠符合更多行業(yè)移動通信需求，要求網(wǎng)絡(luò)提供靈活的調(diào)度功能。隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行需要高效維護(hù)、快速部署和管理。由于SPN連接靈活，其切片能力可適合MEC下沉承載與互聯(lián)等需求[2]。

因?yàn)镸EC城域和移動回傳的位置一致，能夠滿足接口承載需求。利用L2/L3 VPN等完成SPN承載。位于MEP位置之上的互聯(lián)網(wǎng)接口還可通過SPN L2 VPN的上聯(lián)向最近互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入。借助SPN承載，能夠完成回傳網(wǎng)絡(luò)和MEC互聯(lián)等場景的融合應(yīng)用，為整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)維和優(yōu)化提供便利。除此之外，SPC網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)還可利用不同切片完成差異化場景的業(yè)務(wù)承載。

三、結(jié)束語

總之，SPN技術(shù)能夠?qū)P層、光層和以太網(wǎng)相互融合，進(jìn)而提供高度可靠的軟分片和硬分片能力，在同一物理網(wǎng)絡(luò)之上對于資源進(jìn)行切片隔離，形成多個數(shù)量的虛擬網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而衍生出多樣化地服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)逐步進(jìn)入建設(shè)階段，各類示范性業(yè)務(wù)要快速開展，承載SPN技術(shù)能夠?yàn)槎鄠€行業(yè)與用戶提供更多個性化服務(wù)，為5G業(yè)務(wù)的開展提供有力支持。