對5G承載網的關鍵技術及其組網方案的分析

孟超 張明棟 王健

摘要：當前我國5G網絡建設的速度逐漸加快，在不遠的未來我國便能夠實現5G網絡全面應用，因此有必要展開相應的研究。本文從切片分組網絡、靈活以太網以及路由轉發技術一分段技術入手，詳細分析了5G承載網的關鍵技術，并闡述了5G承載網的組網方案，希望能夠對5G建設提供幫助。

關鍵詞：5G承載網;關鍵技術;組網方案

引言：相比4G時代人與人的相連，5G時代的到來會全面的將人與物和物與物連接起來，承載網組網在網絡結構、安全以及各種方面較以往有了極大的改變。盡管目前我國已經有了長足的進步，但在端到端承載網建設的過程中仍然存在諸多阻礙與挑戰，所以有必要研究5G承載網的關鍵技術以及組網方案。

一、5G承載網的關鍵技術

（一）、切片分組網絡技術

切片分組網絡技術作為5G承載網最為關鍵的技術之一，能夠在3G、4G承載網絡分組傳輸技術的基礎上提供相關的業務承載滿足5G承載網絡的要求，對全新的切片技術進行創新和融合以滿足5G承載SPN組網架構的要求。SPN組網架構的主要功能便是使前傳、中傳以及回傳端對端組網能力成為可能，充分發揮以太網通道、切片技術和FlexE結構的作用，給切片提供支持，將L3功能下沉到匯聚層直至接入層實現連接的靈活性。把50GE引入到接入層的過程中，可以依照相關要求于匯聚層和核心層引入100Gb/s、200Gb/s以及400Gb/s彩光方案。5G承載的SPN組網架構主要包含著傳輸層、通道層和切片分組層，還包括具有較高準確性的、同頻的時間、時鐘同步功能模塊，在此基礎上統一、規范化地管理5G承載的SPN組網架構[1]。

（二）、靈活以太網技術

靈活以太網技術是5G承載網的關鍵技術之一，該技術主要發展于OIF接口物理層標準的基礎上，由于靈活以太網技術本身擁有較好的數據隔離效果、可調節性以及靈活性，能夠完美匹配5G承載網，而被廣泛地被全世界各地區的供應商與運營商應用。應用靈活以太網技術能夠將以太網在時隙調度的基礎上劃分，還具備許多個以太網彈性硬管道，基于此，便可以使網絡變得具有更強的隔離性、TDM獨占時隙，與此同時還具備以太網的高效性、統計復用的優勢。能夠實現于在同一個業務區域內進行統計復用，而減少對于各業務區域所帶來的負面因素，充分發揮出良好的隔離性，給5G技術提供更多網絡分片的選擇。

（三）、路由轉發技術一分段技術

路由轉發技術一分段路有技術主要是利用路徑標簽確認路由數據包所要通過的網絡路徑。該技術與MPLS不同，主要體現在每個路由器都有一個與之相對應的節點上，但通常情況下，用路由轉發技術一分段技術會把固定標簽以及32位標簽分別設置于各個節點之上。標簽各MPLS的3層VPN類似，是固定不變的，能夠在出現故障的第一時間迅速將其排除。三種路由協議能夠將信息在標簽以及拓撲信息的幫助下，傳輸至整個網絡當中。一般來說，轉發路由轉發技術一分段路由技術時并不會了解業務的具體狀態，僅維護拓撲信息。在節點指令的基礎上轉發指令，是一種全兼容MPLS轉發路由技術。

二、5G承載網的組網方案

（一）、轉發平面

轉發平面是當前5G承載網絡中最為重要的組成部分，轉發平面本身具有端到端分層組網，可以良好承載各種類型的業務。對于端到端分層組網架構來說，5G承載網主要包含城域以及省內干線兩種級別，其中城域是由核心、匯聚和接入三部分組成的。

接入層通常為環形組網，其他兩層可以與其相同，或者是應用雙上聯組網，實際操作還應根據光纖資源的具體情況進行確定。針對差異化網絡切片服務，集成各種管道隔離技術與承載網絡中，進而實現輸出網絡的連接服務，讓各種客戶業務都能夠妥善、高效的處理，給政企專線、5G三大類業務應用等各種不同類型的業務提供不同的服務。對于多業務統一承載能力來說，可以直接采用新技術搭建5G承載，或者是在原有的4G承載網的基礎上進行相應的改造。它能夠承載邊緣數據中心、移動CDN以及政企專線業務等多種不同類型的業務，其本身延續了L0～L3技術的優點，能夠最大程度發揮出基礎承載網絡應有的作用。

（二）、管理控制平面

管理控制平面既要管理和控制SDN機構，還應靈活配置網絡資源以及各項業務，實現對于網絡的職能管理和協同等。統一管理能力，將多層多域管理信息模型作為基礎，可以集中管理各個域多層網絡。而協同控制能力，集成了應用Restful的統一北向接口，統一控制不同層、不同域，擁有良好的切片管控以及業務自動化的功能。智能運維能力則可以實時監測網絡和業務的動態情況，進而提供時延、故障以及力量等方面的詳細信息。

（三）、同步網

在5G承載網絡中，同步網有著至關重要的作用，同步網的應用可以實現基本業務同步需求以及協同業務精度同步需求。支撐基本業務同步需求體現在，城域核心節點安裝高精度時鐘源，進而為整個網絡提供了具備IEEE1588v2高精度時間同步傳送能力，以滿足5G基本業務同步需求。實現協同業務高精度同步效果，在這種業務場景下的局部區域下沉的基礎上部署小型化增強型BITS設備，通過跳數控制以實現5G協同業務的高精度同步效果。5G承載網絡是由城域和省干兩部分組成的，城域接入層主要是為回傳的N2（信令）和N3（數據）接口、中傳F1接口以及前傳Fx接口的CPRI/eCPRI信號提供網絡連接。省干層面與城域匯聚核心層主要是起到保障回傳部分核心網絡元間的N4、N6以及N9接口與網絡相連的作用。N6連接了UPF與數據網絡（DN），充分使用IP公網對外部多媒體數據中心進行訪問[2]。

結論：總而言之，5G技術是推動物聯網發展、實現數字世界的重要驅動力，在未來，5G現網模式的推廣還會伴隨著越來越多5G承載技術的問世。當前三大運營商普遍還在應用NSA建網，但未來將會逐漸開始采用SA建網，在該種演進思路之下，會對5G承載網的關鍵技術以及組網方案進行更加深入的研究，促進5G規模化發展。

參考文獻：

[1]馬俊.5G承載網的關鍵技術及其組網方案研究[J].通信電源技術，2019，36（8）：175-178.

[2]羅成，毛云翔，劉濤.5G承載網關鍵技術研究[J].中國新通信，2018，20（17）：136-137.

作者簡介：

孟超（1983—）男，漢，山東，中國聯通山東省分公司;王健（1981—），女，漢，山東，中國聯通山東省分公司;張明棟，（1971—）男，漢，山東，中國聯通山東省分公司。