面向5G的承載網(wǎng)及關(guān)鍵技術(shù)

趙亞茹 李小莉

【摘要】? ? 隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，移動互聯(lián)網(wǎng)基本實現(xiàn)了全覆蓋，為了滿足信息數(shù)據(jù)的高效傳輸需求，關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)始終沒有停下腳步，5G網(wǎng)絡(luò)是基于4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展而深化的，其中承載網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)成為了開發(fā)過程中的重點。本文試探究5G承載網(wǎng)需求及關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)理論，旨在為5G技術(shù)的優(yōu)化提供理論支持。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G承載網(wǎng)? ? 網(wǎng)絡(luò)需求? ? 關(guān)鍵技術(shù)

引言：

信息時代的高速發(fā)展意味著我國已經(jīng)全方位地將互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)融入到了人們工作生活中的方方面面，2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)早已成為歷史，4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也即將結(jié)束，更為高效、便捷的5G網(wǎng)絡(luò)勢必要成為新發(fā)展階段的首要目標。對于我國各產(chǎn)業(yè)而言，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展將帶來更具靈活性特點的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。基于此，探究5G承載網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)就成為了其開發(fā)應(yīng)用過程中的重要課題，不僅能夠影響5G技術(shù)的質(zhì)量，更能體現(xiàn)出我國信息技術(shù)發(fā)展的水平。

一、5G承載網(wǎng)的特點

正所謂“承載先行”，5G承載網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用過程中至關(guān)重要，因為承載網(wǎng)是基礎(chǔ)資源，如果要滿足5G在應(yīng)用場景中的需求，就必須升級并改造承載網(wǎng)。承載網(wǎng)恰如我們?nèi)梭w中的“神經(jīng)系統(tǒng)”，可以將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)元傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)元上，繼而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。5G網(wǎng)絡(luò)主要有前傳、中傳、回傳幾種情況，這樣可以更好地把網(wǎng)絡(luò)拆開細化，以便更靈活的適應(yīng)各種場景的需求。所以5G網(wǎng)絡(luò)的承載網(wǎng)具備以下幾種特點：

第一，低延時。傳統(tǒng)業(yè)務(wù)傳輸過程中，由于傳輸路徑多而龐雜，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)很難根據(jù)實際情況對傳輸路徑進行規(guī)劃管理，因此常常會出現(xiàn)延時過高的問題。反映在客戶端即網(wǎng)頁開啟慢、視頻不流暢、傳輸停滯等弊端。然而5G承載網(wǎng)在實際運行過程中實現(xiàn)了有針對性的網(wǎng)絡(luò)分析，“繼而將傳輸延時加入了光纖傳輸線路中，對其進行了較好的完善，使得傳輸在80%以上都為傳輸延時，這樣就極大程度地減少了數(shù)據(jù)信息的傳輸時間，提升了網(wǎng)絡(luò)運行的實時性。”[1]

第二，穩(wěn)定性。5G網(wǎng)絡(luò)可以給用戶帶來更優(yōu)質(zhì)的體驗，為此要保障毫秒級的延遲，百萬級/km2的終端接入，要想滿足這些應(yīng)用場景的需求，就必須對承載網(wǎng)進行升級。目前5G網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)采用的多為環(huán)形組網(wǎng)，穩(wěn)定性及可靠性尚未能符合低延時、高效率的運行標準，然而5G承載網(wǎng)若想要穩(wěn)定運行，就必須采取更具可靠性的方式。

第三，靈活性。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比較，5G網(wǎng)絡(luò)具備了更加豐富的操作性能，因此在應(yīng)用方面更為靈活多樣，如果把2G、3G網(wǎng)絡(luò)比作在水中游泳的話，那么5G網(wǎng)絡(luò)就是在海上沖浪，其所帶來的疾速體驗是用戶最為看重的特性。因此為了滿足業(yè)務(wù)需求，必須對5G網(wǎng)絡(luò)進行豐富性提升，以保障承載網(wǎng)的靈活性。

二、5G承載網(wǎng)的需求

升級5G承載網(wǎng)需以大眾需求為首要前提。大眾是5G網(wǎng)絡(luò)的消費者，其對于網(wǎng)絡(luò)的衡定標準即為：快、穩(wěn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平的不斷提高，如何能夠滿足用戶隨時隨地使用安全高速的流量需求自然而然成為了5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重心，也是促使5G承載網(wǎng)不斷完善的關(guān)鍵?！笆紫葹榱吮Ｕ?G網(wǎng)絡(luò)安全有效地運行，應(yīng)該從多方面角度去提高其綜合性能，以大眾消費心理為基礎(chǔ)使其具備靈活穩(wěn)定、高效便捷的特性?！盵2]其次，伴隨著越來越快的運行需求，5G網(wǎng)絡(luò)將會面對更多的運行問題及狀況，更多的挑戰(zhàn)意味著5G網(wǎng)絡(luò)必須具備一定程度的故障恢復(fù)能力，當運行出現(xiàn)故障，將及時發(fā)現(xiàn)，并進行自我修復(fù)，只有這樣才能有效地減少故障導(dǎo)致的運行停止情況，延長網(wǎng)絡(luò)的運行壽命，減少不必要的損失。第三，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從2G、3G向4G、5G領(lǐng)域跨步，所提高的不應(yīng)只是網(wǎng)絡(luò)運行的速度與穩(wěn)定性，更應(yīng)該從智能化方面深化發(fā)展，如今我國進入技術(shù)水平高度發(fā)達的階段，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不應(yīng)循規(guī)蹈矩，而應(yīng)更具針對性、差異形，以保障其能夠更加貼合地滿足不同用戶的需求。由于我國人口眾多、地方差異性大，大環(huán)境容量中實現(xiàn)差異區(qū)分，便需要5G承載網(wǎng)變得更智能化，多元化。

三、5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的探究

要想實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)向更快、更穩(wěn)、更靈活的特性發(fā)展，就必須采取尖端有效的科學(xué)技術(shù)，與4G承載網(wǎng)相比，5G承載網(wǎng)有了質(zhì)的變化：利用更多有效的關(guān)鍵技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸變得更豐富，傳輸路徑的增加和分拆也能夠更有效地減少數(shù)據(jù)信息的混亂和故障。（如圖1）

5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有低延時全光組網(wǎng)技術(shù)、低成本城域接入技術(shù)、高精度同步技術(shù)以及端與端智能控制技術(shù)等。

3.1低時延全光組網(wǎng)技術(shù)

作為5G網(wǎng)絡(luò)首要攻克的難題，低延時技術(shù)成為了5G網(wǎng)絡(luò)相較于4G網(wǎng)絡(luò)具有極大優(yōu)勢的關(guān)鍵，為解決低延時問題，5G承載網(wǎng)優(yōu)先使用了全光傳輸網(wǎng)，所謂全光傳輸，即基于光傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，采用安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的超長距離光纖來進行數(shù)據(jù)運輸?！霸谇皞麟A段，全光組網(wǎng)技術(shù)可以將G.Metro技術(shù)接入到5G網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以保障每一個AAU與DU全部采用光纖點到點直連組網(wǎng)的形式，”[3]操作簡單易行，5G網(wǎng)絡(luò)變得更加穩(wěn)定，并且減少了移動故障。（如圖2）

在中傳階段，則可利用WDM.ROADM等方式最大程度減少由于部分數(shù)據(jù)運輸交叉導(dǎo)致的業(yè)務(wù)調(diào)度數(shù)量。中傳階段所消耗的時間將會影響到端與端之間的時延，而全光組網(wǎng)技術(shù)使數(shù)據(jù)信息能夠?qū)崿F(xiàn)光層的直達，避免出現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換情況，極大程度地改善了時延情況。端與端之間的時延降低后，網(wǎng)絡(luò)運輸?shù)倪^程將會被簡化。另一方面，在5G承載網(wǎng)運行過程中還可以適當融入SDN技術(shù)，SDN技術(shù)可以與全光運輸技術(shù)之間形成統(tǒng)一管理，繼而在光纖運輸時能夠明確最佳的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，加強對網(wǎng)絡(luò)光層管理的全面性，只有這樣，才能實現(xiàn)承載網(wǎng)的低延時特點，實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)信息的高效傳播。

3.2低成本城域接入技術(shù)

盡管5G技術(shù)更加高效便捷，但不意味著消費者愿意花更高的代價，因此保障5G網(wǎng)絡(luò)的成本合理性也將至關(guān)重要。為此低成本城域接入技術(shù)成為了5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的重中之重，由于5G承載網(wǎng)的接入技術(shù)運行于G.metro系統(tǒng)中，該系統(tǒng)連接著室內(nèi)室外兩種不同的相對復(fù)雜的環(huán)境，5G網(wǎng)絡(luò)需要在不同的運行環(huán)境中體現(xiàn)出良好穩(wěn)定的效果。在前傳階段，5G承載網(wǎng)的光線距離相對較短，只有應(yīng)用能夠調(diào)節(jié)波長的城域接入技術(shù)才能在不影響網(wǎng)絡(luò)運行的前提下簡化運行過程，降低運行成本，既能夠滿足低成本運行的需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)接入的要求。

3.3高精度同步技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)恰如一片切片面包，從一個整體變成不同的“切片”，每一個“切片”領(lǐng)域都面對著不同的場景。這種網(wǎng)絡(luò)切片最大程度地實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源分配的優(yōu)化，并且節(jié)省了成本效率，能夠滿足用戶的多元化需求?！俺休d網(wǎng)的前傳、中傳以及回傳就變成了不同實體之間的連接，有效地減少了時延，”[4]但是提高5G承載網(wǎng)的高精度運輸也至關(guān)重要，由于5G網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)幾百萬納秒的級量水平，為此可以采用同步技術(shù)降低承載網(wǎng)的運行成本，減少原有誤差。另外高精度同步技術(shù)所具備的單纖雙向技術(shù)能夠準確地提升5G網(wǎng)絡(luò)傳遞的準確性，其對稱性質(zhì)降低了承載網(wǎng)的跳徑跳數(shù)，繼而保障了信息數(shù)據(jù)的準確高效。

3.4端與端智能控制技術(shù)

鑒于5G承載網(wǎng)所具備的低時延、高精度、穩(wěn)定靈活等特性，在實際應(yīng)用的過程中，5G承載網(wǎng)就必須承載數(shù)據(jù)龐大的連接量，為此，其于中傳階段以及回傳階段之間就必須克服端與端之間的連接問題。其存在的IP+光異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同需求，對于5G網(wǎng)絡(luò)的整體運行帶來了極大的挑戰(zhàn)，要想實現(xiàn)對端與端的智能控制管理，就需要應(yīng)用SDN技術(shù)，“所謂SDN技術(shù)實際上是一種軟件集中控制、網(wǎng)絡(luò)開放的三層體系架構(gòu)，其最主要的特征就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，兼具網(wǎng)絡(luò)虛擬化和開放接口等特征。”[5]SDN技術(shù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)運行進行整體管控，針對5G網(wǎng)絡(luò)的運行情況進行實時監(jiān)測，并做出優(yōu)化保障，從而讓用戶擁有更加良好的使用體驗，另外在保障高效便捷、安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，SDN技術(shù)還能實現(xiàn)跨網(wǎng)協(xié)同管理，即達到機與機之間實行數(shù)據(jù)互換，從整體上提升整體管理的質(zhì)量和效率。

3.5 SR技術(shù)

要想實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的低時延，還可以在實際運行的過程中應(yīng)用SR技術(shù)，所謂SR技術(shù)，即一種源路由技術(shù)，其能夠?qū)?G網(wǎng)絡(luò)各信息之間所需要的信令協(xié)議從復(fù)雜變得簡化，這樣可以更好地維護網(wǎng)絡(luò)安全，建立跨域隧道，實現(xiàn)業(yè)務(wù)保護。SR技術(shù)具備極強的編程能力，可以整體上調(diào)節(jié)和維護流量工程信息，減少時延、跳數(shù)等情況發(fā)生，同時還可以進行路徑優(yōu)化，減輕網(wǎng)絡(luò)信息的負載量。另一方面，SR技術(shù)避開了傳統(tǒng)跨域技術(shù)所存在的需要借助于BGP通告遠端綁定的公網(wǎng)標簽，使跨域隧道的建立變得更加靈活，從而可以幫助信息數(shù)據(jù)尋找到最優(yōu)出口，解決流量過多無法均衡的問題。

四、結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展，相應(yīng)的信息移動技術(shù)必須與時俱進，5G時代的來臨無疑是為經(jīng)濟發(fā)展和科技發(fā)展又注入了一支強心針，為此，關(guān)于5G技術(shù)的發(fā)展運行問題便顯得至關(guān)重要，5G承載網(wǎng)是5G網(wǎng)絡(luò)運行的重要環(huán)節(jié)，承載網(wǎng)必須具備低時延、高精度、安全性、智能性等多方面特點，才能真正成為給用戶帶來極佳體驗的網(wǎng)絡(luò)，為此，必須要對相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行探究且應(yīng)用，以便解決5G網(wǎng)絡(luò)運行應(yīng)用過程中的核心問題，促使5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到日常生活中的方方面面，為日新月異的生活更添光輝底色。

參? 考? 文? 獻

[1] 刁興玲.加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程《5G承載網(wǎng)架構(gòu)和技術(shù)方案》白皮書發(fā)布[J].通信世界，2018（29）：44.

[2] 刁興玲，甄清嵐.SPN多廠家互聯(lián)互通演示引爆業(yè)界，5G承載多方案協(xié)同發(fā)展[J].通信世界，2018（25）：44-45.

[3] 張建敏，謝偉良，楊峰義，等.5G MEC融合架構(gòu)及部署策略[J].電信科學(xué)，2018，34（04）：109-117.

[4] 朱梅冬，陸建鑫.PAM4技術(shù)在光通信應(yīng)用中的系統(tǒng)分析[J].中興通訊技術(shù).2018，24（04）：37-41.

[5] 何曉明，岳萍，盧泉，尹遠陽.面向5G承載的IP RAN網(wǎng)絡(luò)演講及關(guān)鍵技術(shù)[J].電信科學(xué)，2019（05）.