5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其組網(wǎng)方案分析

白林 張繼云 陳繼昌

華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310014

隨著移動(dòng)通信的不斷普及，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也有了新發(fā)展，并且在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中也有所應(yīng)用。我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也因此發(fā)現(xiàn)了新的商機(jī)，但同時(shí)也給5G承載網(wǎng)提出了巨大的障礙。從具體實(shí)例出發(fā)，討論5G 承載網(wǎng)接入環(huán)若干關(guān)鍵保護(hù)技術(shù)，幫助運(yùn)營(yíng)商維護(hù)人員不斷提高維護(hù)技能。

1 5G承載網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

5G移動(dòng)承載除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)外，還引入了2B的專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)、2H的FWA（Fixed Wireless Access）業(yè)務(wù)、2C的VR/AR業(yè)務(wù)，未來(lái)將引入更多的垂直行業(yè)。不同的業(yè)務(wù)在時(shí)延，帶寬，可靠性等方面需求迥異。①5G沉浸式的360°全景VR體驗(yàn)、無(wú)處不在的視頻直播和分享、隨時(shí)隨地的云接入等應(yīng)用提供支持，要求5G承載網(wǎng)具備大帶寬、低時(shí)延特性，才能有效解決超高清尤其是8K及以上視頻內(nèi)容的傳輸以及VR頭顯時(shí)間延遲的技術(shù)問(wèn)題。②車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的應(yīng)用，要求5G承載具備超低時(shí)延和高可靠等處理能力，要求具備實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，確保網(wǎng)絡(luò)SLA指標(biāo)。③以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)，例如智能水表、電表等應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸量小，對(duì)網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間的要求不高；但對(duì)于類(lèi)似穿戴血壓計(jì)、心跳計(jì)等5G醫(yī)療低時(shí)延就會(huì)是相當(dāng)重要的特性[1]。針對(duì)無(wú)人駕駛、智能電網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)連接的中斷、SLA的劣化，都可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)毀人亡、供電中斷、醫(yī)療事故等嚴(yán)重后果。因此，如何提供業(yè)務(wù)差異化的SLA保證能力、支持業(yè)務(wù)SLA的E2E測(cè)量和快速感知、業(yè)務(wù)故障的快速感知和快速自愈等，是5G承載網(wǎng)運(yùn)維前所未有的挑戰(zhàn)與必須攻破的難題。

2 關(guān)于5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其組網(wǎng)方案的分析

2.1 端與端智能控制技術(shù)

鑒于5G承載網(wǎng)低時(shí)延、高精度、穩(wěn)定、靈活的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，5G承載網(wǎng)必須承載巨大的數(shù)據(jù)連接。為此，它必須克服傳輸級(jí)和回程級(jí)之間的端到端連接問(wèn)題。其存在的 IP+ 光異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同需求，對(duì)于5G 網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)際上是一種軟件集中控制、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)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(kāi)放接口等特征?！盨DN技術(shù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行整體管控，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并做出優(yōu)化保障，從而讓用戶(hù)擁有更加良好的使用體驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)協(xié)同管理，即達(dá)到機(jī)與機(jī)之間實(shí)行數(shù)據(jù)互換，從整體上提升整體管理的質(zhì)量和效率[2]。

2.2 全雙工技術(shù)

根據(jù)通信技術(shù)的要求，相同的頻率和時(shí)間可以保證通信傳播得更快。就目前的技術(shù)而言，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在終端的對(duì)接和傳輸會(huì)給全雙工技術(shù)帶來(lái)很大的干擾問(wèn)題。最近幾年的網(wǎng)絡(luò)通信工作，經(jīng)常會(huì)發(fā)生因技術(shù)問(wèn)題產(chǎn)生的信號(hào)干擾，無(wú)法有效的達(dá)到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊螅⑶以陔p向傳輸上針對(duì)不同的頻率和時(shí)間，無(wú)法完成有效的融合沒(méi)有明確的時(shí)間和空間界定。就以全雙工技術(shù)的理論知識(shí)來(lái)說(shuō)，所需要配置的網(wǎng)絡(luò)資源也有許多問(wèn)題，就比如存在浪費(fèi)情況，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)這種浪費(fèi)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重的影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源。當(dāng)推行全雙工通信技術(shù)之后，他說(shuō)實(shí)現(xiàn)的覆蓋范圍能夠進(jìn)一步擴(kuò)大，但這也對(duì)技術(shù)人員提出了更高的要求，將MIMO技術(shù)進(jìn)行融合，才能夠減少網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中存在的信號(hào)干擾問(wèn)題，使得網(wǎng)絡(luò)資源分配更加合理，并且在局部的穩(wěn)定性更強(qiáng)以及更加精準(zhǔn)的分析。

2.3 SR技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中也可以應(yīng)用SR技術(shù)。所謂的SR技術(shù)，即一種源路由技術(shù)，可以從復(fù)雜性上簡(jiǎn)化5G網(wǎng)絡(luò)中各種信息之間所需的信令協(xié)議，這樣可以更好地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，建立跨域隧道，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)。SR技術(shù)具備極強(qiáng)的編程能力，可以整體上調(diào)節(jié)和維護(hù)流量工程信息，減少時(shí)延、跳數(shù)等情況發(fā)生，同時(shí)還可以進(jìn)行路徑優(yōu)化，減輕網(wǎng)絡(luò)信息的負(fù)載量。另一方面，SR技術(shù)避開(kāi)了傳統(tǒng)跨域技術(shù)所存在的需要借助于BGP通告遠(yuǎn)端綁定的公網(wǎng)標(biāo)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(guò)多無(wú)法均衡的問(wèn)題。

2.4 Telemetry技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)Telemetry是一項(xiàng)遠(yuǎn)程的從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上高速采集數(shù)據(jù)的技術(shù)。設(shè)備通過(guò)推模式（Push Mode）周期性的主動(dòng)向采集器上送設(shè)備的狀態(tài)（如光模塊質(zhì)量）和性能數(shù)據(jù)，提供了更實(shí)時(shí)、更高速的數(shù)據(jù)采集功能，非常適合IFIT檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集。Telemetry基于YANG（Yet Another Next Generation）模型組織采集數(shù)據(jù)。YANG是一種數(shù)據(jù)建模語(yǔ)言，可以作為各種傳輸協(xié)議操作的配置數(shù)據(jù)模型、狀態(tài)數(shù)據(jù)模型、遠(yuǎn)程調(diào)用模型和通知機(jī)制等。YANG數(shù)據(jù)模型定位為一個(gè)面向機(jī)器的模型接口，明確定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其約束，可以更靈活、更完整地進(jìn)行數(shù)據(jù)描述。業(yè)界主流設(shè)備北向接口正逐漸采用YANG數(shù)據(jù)描述規(guī)范，因此Telemetry支持向第三方數(shù)據(jù)分析處理公司開(kāi)放API，方便設(shè)備與第三方對(duì)接。IFIT還需要設(shè)備支持高精度的采樣周期、上送通道帶寬小的北向協(xié)議Telemetry，才能在5G移動(dòng)承載網(wǎng)中提供大量的基于業(yè)務(wù)流級(jí)，實(shí)時(shí)、高精度、準(zhǔn)確反饋客戶(hù)實(shí)際流量的性能檢測(cè)，從而提升5G時(shí)延、丟包率敏感類(lèi)業(yè)務(wù)的用戶(hù)體驗(yàn)[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于5G 承載網(wǎng)的維護(hù)，既要懂得數(shù)通知識(shí)，如路由交換等，又要懂得 OTN，要知其然，知其所以然。因此，在5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，需要找出發(fā)展過(guò)程中存在的差距與不足，加快并加深對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究及與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合。使大數(shù)據(jù)、人工智能和智能制造等新興產(chǎn)業(yè)與5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面結(jié)合，縮小我國(guó)在科技發(fā)展過(guò)程中與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。