5G承载网技术与优化组网

5G承载网技术与优化组网

杨影

中国电信松原分公司 吉林省松原市 138000

摘要：进入21世纪以来，我国科技水平发展迅速，5G网络应运而生。如何更好地适应5G时代的变化和要求，是当前各行各业发展的重中之重。广电作为当前我国的四大运营商之一，必须开始从自身出发，选择更加合理的方式将5G通信技术更快、更好地融入当前的发展中，逐步提升自身的发展水平。广电承载网是其中最不可或缺的重要内容，必须结合实际情况的发展进行承载网建设，以确保其能够最大限度地满足国家广电的发展需要，进而促进整个范围内承载网的长期规划与建设。

关键词：5G承载网；技术；优化组网

引言

现有网络环境无法满足超实时业务的时延需求：一方面在移动互联网和物联网下，海量终端产生种类繁多的超实时业务且各个超实时业务对时延的要求出现了差异，传统的网络架构无法再实现各类超实时业务的时延需求。另一方面，传统的基于终端的资源申请及分配方式，信令交互过于复杂，与现阶段超实时业务的端到端的时延要求不相匹配。因此需要针对5G承载网展开进一步研究，使其适应快速发展的5G网络。

1 5G无线网基本特点

1.1大带宽

5G无线基站带宽由基站各小区天线参数配置,天线数量、频谱效率等决定。根据国际电信联盟(ITU)发布的5G标准中,单个5G基站至少必须具备20Gbps下行链路的处理能力;同时结合5G无线站建设的实际情况,考虑覆盖类型、覆盖范围、初期用户数等因素,5G无线站的带宽范围为1～20Gbit/s,根据试点站址流量采样分析,初期5G无线基站带宽接口普遍需求为10GE;个别站址大容量站址可满足25GE需求。

1.2低时延

在互联网和物联网中，致力于推动5G承载网功能的落地，需要在低时延方面做出更多的努力。甚至为了让5G承载网发挥出更强的功能，对其工作能力的要求可以用苛刻来形容。有研究分析和检验了现有的承载网的传输时延，发现部分承载网的端到端时延主要就是为光纤传输路径引入了传输时延。可以说承载网的端到端时延中的传输时延，占了总体的八成左右。因此，针对承载网提升工作效率，降低时延最有效的办法就是采用业务传输路径最短方案，优化路径的规划和开通。

1.3 SDN/NFV需求

5G系统是在软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）基础上开发出来的，提升了整体网络额灵活、智能、高效和开放性。承载网属于5G系统转发面的组成部分，因此在软件定义网络上也应保持同步，构建面向业务的网络能力开放接口，针对不同的场景需求提供功能剪裁及资源分片功能服务，开展各自的业务应用、业务控制，全面提升业务部署效率，创造更高效、更先进的运营模式和盈利空间。

2 5G承载网技术

2.1 SR技术

SR是一种源路由机制,用于优化IP、MPLS的网络能力。使得网络获得更佳的可扩展性,在SDN架构中,为网络提供和上层应用快速交互的能力。SR技术依靠IGP来进行路径信息的统计和收集,并确保路径信息对应一个显式或者非显式的路径,使得路径确立不再完全靠中间节点,使得建立路径是减少了节点计算环节。通过SR技术和SDN技术融合后,可依据全网情况,控制端到端的路径计算,相对以前的路径创建方式,此技术大大提升了组网能力。

2.2拓扑无关保护技术

传统的线性保护、双归保护、环网保护、等价路径保护是适用于特定组网拓扑场景下的特定保护技术。拓扑无关保护技术优势是能够适用于任意网络拓扑，网络中产生故障后只要存在连通的物理链路就能确保恢复业务，组网灵活性和网络生存能力得以提升，但需要网络设备支持复杂的控制面协议。

常用拓扑无关保护可细分为两种，一种是传统的控制协议基于网络拓扑状态动态计算收敛的保护技术，如二层网络生成树协议RSTP/MSTP（IEEE802.1w/IEEE802.1s）、三层域内路由协议IS-IS（RFC 1142/3784）、三层域内路由协议OSPF(RFC 2328)等，保护倒换时间性能通常在百毫秒级至秒级；另一种是由基于动态控制协议增强，通过网络设备转发面预置保护路径方式实现快速保护倒换技术，保护倒换时间可达到50ms内。

2.3 MPLS EVPN技术

MPLS的二层专网(L2VPN)可划分为两类:VPWS与VPLS。相比VPWS,VPLS额外掌握本地用户及远端PE用户的MAC地址,若设备上无掌握到目的MAC,就要进行广播环节,相应的环路风险也有机会出现,对网络品质要求非常高。此外,L2VPN面对跨域联通场景时,其解决方案也非常复杂且保护部容易实现,风险隐患多。而L3VPN特点为路由转发,在不同PE间通过BGP传播路由,并部署多协议。以太网虚拟专用网络(MPLS EVPN)着力于BGP扩展,回避了LDP,使得协议部署在控制面缩减。在MAC地址掌握方面,远程MAC不再依靠业务流掌握,转发面的压力也随之减弱。并通过BGP做到了内部统一,使得控制和转发面都得到了精简。

3 5G承载网优化组网研究

3.1网络切片

可依据无线业务和综合承载业务的承载需求不同,将网络切片分成两类:

(1)管理/控制/转发隔离切片,传输承载网络引入切片技术,将管理面、控制面和转发面以及其对应的物理资源进行切片式隔离,可实现对不同业务提供更加适合的类似于物理专网式的服务。比如:为某个集团客户单独划分出一个适合它服务要求的切片;也可以对远程手术这类安全和可靠性要求非常高的uRLLC业务划分一个切片。

(2)管理/转发隔离切片,对于物理隔离/时延要求不是非常高的类型的服务,传输承载网络给予的VPN切片服务。

3.2回传网络规划

回传部分应该借鉴其他运营商的发展模式，采用环形组网的形式，这样能够节约成本，呈现良好的效果。但需要注意的是，广电在建设承载网的过程中还应该从自身出发，在充分考虑其业务需求的同时，设置更适合发展的网络模式，既不能脱离原始数据，还不能够脱离市场的发展需要，只有在多重因素的综合作用下，才能实现网络建设的专业化。

3.3前传组网技术分析

现阶段,通信网络技术应用领域中对于不同组网之间的接口标准并未实现全面统一,尤其是DU与RRU/AAU之间的连接,在5G技术支持下有待进行接口的完善和优化。具体的5G前传组网技术下,技术选择主要集中在以下几方面:

(1)光纤直驱组网技术。此项技术无需传输设备接入连接,而是直接通过光纤即可连接,组网类型以点到点的方式实现。此前传组网技术在优势上体现于时延不高且连接操作简单,能够在短时间内完成组装部署工作。但也有不足,即对于光纤资源的投建成本高,且不具备网络及OAM保护,无法提升5G组网的安全及可靠性。

(2)OTA组网技术。该项技术操作基础以波分复用为主,需要在光层组织网络内完成传送技术运行,可创造更加灵活且高带宽的业务调度条件,目前使用范围集中在城域核心以及干线城市中。技术操作原理上,RRU以及DU/CU需为OTN设备接入客户侧提供白光接口,此阶段高速OTN信号会经过映射及复用过程实现,随后RRU以及DU/CU会转换为采光接口,并经波分复用之后将信号通过光纤传输达成信号传递目标,目前OTA组网技术可支持链型、环形以及点到点的网络结构组网建设。

结语

结合以上的分析内容，可以发现在网络信息化技术快速发展的现代社会，面向5G的承载网在运行稳定性、安全性方面的发展进步变得越来越关键。未来，在社会各项生产工作以及居民日常生活中，5G技术必将进一步扩大技术优势。加强对5G承载网面临的挑战及关键技术分析，有助于在未来各项工作的发展中准确把握技术的前进方向，让5G网络为社会生产和居民生活提供更充足的便利条件，从而推动社会的和谐稳步发展。

参考文献

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[3]贾静杰.顺势与厘革:5G时代广电媒体的“强身之路”[J].青年记者,2020(36):85-86.