面向5G回傳承載需求的IPRAN網絡演進方案探討

卓 輝

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

針對增強移動寬帶（eMBB）、大規模物聯（mMTC）及高可靠低時延（uRLLC）等不同應用場景，5G用戶體驗的接入峰值最大需求相對于4G提升了數十倍甚至更高量級，端到端時延要求和時間同步精度需求相對于4G均提升了10倍以上的量級，同時5G在組網架構和技術方面又引入了軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）及網絡切片等新型技術。需加強滿足諸多新型特性的5G回傳承載方案的研究。

1 目標架構

5G的基站具有密度高、容量大及部署靈活的特征，并且要求承載網具備靈活又高效、成本低而智能等特點?；贗PRAN網絡演進的5G回傳承載方案應該具備以下特征。（1）多業務接入承載具有綜合性，不僅能切合5G業務承載的需求，而且能合理貼合專線等綜合業務承載的需求。（2）網絡智能化，可以迅速調整并且優化業務，推動大量業務的發展與修整；加快反映業務路由的更替與相關調度；具有全網最智能化的編排調度能力。（3）網絡十分穩定，合理地進行集約，把綜合業務的順利接入與傳達作為最終目的，加快C-RAN的布置與安排，從而滿足基站隨時接入的計劃。（4）構架清楚明晰，借助構架的進一步優化來減少網絡建設的成本，提升網絡的靈敏程度，推動業務的擴張[1]。

演進的IPRAN承載網絡以IP或MPLS技術為基礎，從而把切合移動的承載、客戶組網專線（L2VPN、L3VPN）、互網絡專線及互聯網接入等多項目的綜合性承載要求為目的，并且具有兼容性和共享性的特點。

基于IPRAN網絡演進的5G回傳承載方案的網絡基礎構架與以往一致，網絡依舊保持原先的核心、匯聚及接入的三級基本構架。

2 承載方案

5G網絡的承載方案可以分為兩種，一種是基礎的承載方案，另一種是功能提升的演進方案。5G承載的初始期間，可以使用前者來進行5G業務的承載，隨著技術的提升與演進，再使用后者來進行5G業務的承載。

2.1 基礎承載方案

基礎承載方案主要使用的是HoVPN方案，而專線業務則使用的是分階段性的VPWS與VPLS方式。

圖1為基礎承載方案。一個ISIS的進程中，具備IGP協議層次化的部署，中心匯聚層和接入層均布設ISIS協議，具備核心層設備等，并采用level 2。接入環則使用的是ISIS多進程，各個接入環均配有一個ISIS進程，同核心匯聚層具備隔離的效應。

圖1 基礎承載方案

東西方向的eX2業務使用LDP隧道來進行承載，南北方向的S1業務能夠使用LDP和RSVP-TE隧道來進行承載。

2.2 功能提升演進方案

功能提升的承載方案應該依據本身的需求來輔助使用SDN、SR、EVPN及Flex-E等新興技術，從而更優質地進行智能運營與維護、網絡實時數據搜集與分析及網絡分塊等工作。圖2為功能增強演進方案。

圖2 功能增強演進方案

相較于基本的承載方案，可以使用EVPN L3VPN業務來對HoVPN方式進行替換；承載L2專線業務時，可以使用SR協議來對LDP/RSVP進行替換；承載5G業務或者DCI業務時，可以使用EVPN L2VPN業務來對VPWS/VPLS方式進行替換。

（1）EVPN技術。這項技術最早出現是為了對傳統L2VPN技術進行改造與發展。以往的L2VPN技術是轉發面通過全網洪泛學習L2轉發表，其擴展性能不足，并且一旦MAC地址發生變化或者需要進行切換操作，便不得不重新對L2轉發表進行學習，切換速度較慢，卻對相關的PE設備的要求較高，不僅手工配置操作繁瑣，而且網絡的配置也較為困難。

作為Ethernet L2VPN之后新研發的一種解決途徑與手段，EVPN的首要目的是分離控制平面與轉發平面，借助BGP協議來進行MAC可達信息的承載，以控制面為基礎來了解獲取遠端MAC地址，并使IPVPN技術的特點得到充分發揮。

EVPN技術按照業務方面可以被分為兩部分，一部分是EVPN L2VPN，另一部分是EVPN L3VPN。IPRAN方案演進期間，應該多使用EVPN L2VPN作為上一代的L2VPN專線的替代品。此后，應該以技術是否成熟可靠和進展過程是否標準作為對應的依據，可使EVPN L3VPN作為HoVPN技術的替換，從而實現各承載協議的統一趨向，使運營維護過程更加方便[2]。

（2）Segment Routing。Segment Routing主要指的是一種技術方案，只需要在顯式路徑加載的節點上給指定內容添加對應段落標志，便可實現報文的轉載與發送。

SR目前已經不需要RSVP-TE和LDP等隧道協議，而轉向使用控制器或IGP集中算路。SR能夠直接在MPLS架構中使用，擴充目前的協議（如IGP），進而促進當前網絡順利穩定的演繹。以SR技術為基礎上，并結合RLFA/FRR算法，能夠推動高效率算法TI-LFA FRR的形成，從而修整原來LDPFRR保護技術的缺陷。

隨著當前基站分布的愈發密集，UE也切向雙連接。為滿足相關需要，5G時代的eX2流量所占的比例相較于4G LTE時期有了顯著提升。eX2的連接就近轉發能夠降低流量繞行現象的發生，減少時間延遲。SR技術能夠借助IGP進行擴散的自動化，不需要人來規范設計便能夠保證大量的基礎站點與基礎站點之間的fullmesh快速便利高效的連接。

當前主流的SR技術有兩種，一種是SR-BE，另一種是SR-TE。SR-BE主要是IGP利用最便捷路徑的算法來獲取最好的SR LSP。SR-TE主要是利用SR來作為TE隧道技術，依靠控制器和IPRAN設備來獲取隧道的轉載發送路徑，同時把與路徑完全對應的標簽棧傳達給轉發平面，并且在SR-TE隧道的入節點之上，轉發器依據標簽棧來調控報文的傳輸路徑。

（3）網絡切片和Flex-E。作為基礎網絡的一部分，5G承載網能夠經由網絡切片來進行邏輯網絡的供給，進而滿足各種場景的承載需要。網絡切片一方面能夠隔離5G的不同實際使用場景，另一方面也能夠進一步滿足寬帶業務等綜合業務的實用要求。

（4）網絡開放與智能化。5G承載當前正面臨十分嚴峻的挑戰，因此更加應該充分利用5G網絡的搭建周期，進一步推動網絡的轉型，加快網絡的開放，從而使網絡運營愈發智能化。5G承載網絡具備連接范圍廣、流量大及管控靈活的優點。因此，5G承載傳送網未來將要更大范圍地應用SDN技術，從而確保端到端的管控智能化。

以SDN為基礎的相關管控系統理應具有以下的功能。

（1）智能化的運營與維護。應該支持對不同客戶的不同業務，對相應的KPI指標精準測量，精確地評測流量的趨勢，為不同類型的客戶提供高質量的服務且提供對應的服務保障。同時，應該以大數據總計分析為基礎合理化地分析流量數據，從而提升網絡運營維護工作的效率。

（2）智能調優。應該保證路徑的智能化、精準化的計算，包括提供低延遲路徑，鏈路負載平衡，既能夠滿足用戶的要求，又能夠滿足不同業務的SLA需要。

（3）跨網一致性，管理協同性。應該支持跨區域的協同管理，其中包含跨承載網自治域的協同和其他網絡的協同，應該將人工操作升級為機器與機器之間的交互，進而提升效率。同時還應該保持北向的開放性，SDN系統應該能夠支持相關的網絡應用，并且具備網絡業務實時下達、帶寬障礙迅速調整及故障極速恢復等功能。

3 結 論

5G網絡將基于SDN架構實現控制和承載（轉發）功能的分離，并提出邏輯切片的理念以靈活支撐云化業務。同時，對承載網絡提出了智能化、靈活化、按需配置及提供帶寬等新型承載需求?；贗PRAN網絡技術的回傳承載方案能夠在初期實現站點業務的快速部署，具備相對靈活多變的三層轉發能力，能夠在當前的IP/MPLS技術的基礎上慢慢進行演進，從而為5G業務搭建一個既靈活又高效，既穩定又智能的承載網絡。