面向5G 的傳送網新架構及關鍵技術探討

雷 正 沙聯寶

（同信通信股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

隨著4G 移動通信網絡不斷發展和進步，5G 移動通信技術隨之發展而來，也對光傳送網提出更高的要求，而如何應對5G網絡的傳輸需求是目前的工作中心以及網絡研究的重要發展方向[1]。本文就5G 網絡技術特點進行分析和研究，深入剖析功能需求和新架構。

1 5G 網絡的技術特點

5G 網絡所需要的技術需求主要有：高可靠性、功耗低、所覆蓋范圍大等。根據其具體的網絡架構，將分為三個方面：控制平面、轉發平面以及接入平面，其中，控制平面主要是針對于全局控制來說，轉發平面主要是對全局進行有效的管理和控制，接入平面也是對于全局控制的策略進行有效的執行工作[1]。從運用層面來說，5G 網絡的服務對象是針對于物聯網以及互聯網來說的，主要運用的場景有四個方面：（1） 增強型移動寬帶（eMBB）。（2）低時延的高可靠場景(uRLLC)。（3）大規模機器通訊（mMTC）。（4）熱點高的容量場景等[2,3]。

2 光傳送網功能需求

光傳送網是承載5G 網絡的基礎，在轉發和控制平面之間。通過數據可以分析得到，當5G 網絡的功能得到足夠的完善，才能夠達到光傳輸網絡的功能需求，才能有效地推進5G 網絡的推廣和應用[4-6]。功能需求主要有：（1）增加容量，從現有的網絡技術發展情況來看，大部分的網絡發展形勢較好，大部分的干線進入到100Gbit/s 時代。隨著高階調制以及光纖等技術的發展和創新，超100Gbit/s 能夠為光纖傳送提供更好的帶寬和容量等。（2）降低時延，其是面對端到端傳輸來說，證明其光纖傳輸路徑在延時和中繼器等方面來說的，其主要方面的時延是在光纖傳輸上來說，大約80%。因此，可以通過路徑規劃和采用最短方案進行。（3）較高的可靠性，進行科學優化和升級網絡結構，采用光棍混合交叉結構等技術對網絡拓撲結構進行調整，最大化提升網絡的安全性和可靠性，優化網絡結構，搭建低時延的高可靠場景。（4）靈活化，隨著網絡的發展和進步，網絡的靈活性要求得到不斷提升，通過引入先進的網絡技術，同時結合現有的靈活柵格以及電交叉相關技術，能夠有效提升網絡的靈活調度能力。（5）智能化，5G 網絡的發展具有其獨特性的優點，具有智能化以及靈活性等優勢，需要采用可支持性的網絡進行架構，來進一步實現網絡的優化和升級業務[5]。

3 SPN 技術架構更適合5G 傳送網應用

3.1 5G 傳輸網端到端架構

5G 標準將核心網（CU）和分布單元（DU）進行分離，將傳送網絡分為前傳網絡、中傳網絡和回傳網絡（主要特點如表1 所示），將不同的業務需求動態性地運用至網絡當中，針對不同部位，其時延性和帶寬也不相同。根據核心網和分布單元架構來看，其三個部位的地理位置相互重疊，資源共享，同時，首選面向分組的網絡，將這三部位實現統一功能的劃分，來滿足不同方面的需求，而采取的傳輸技術可以實現端到端業務的統一管理和控制。在5G 網絡建立初期，低頻段主要將核心網和分布單元采用合設的方式進行，而前傳網絡采用分離方式。高頻段兩者采用的是統一的錨點。但在后期，分布單元和遠端射頻單元會擯棄原有的公共無線電接口方法，則會采用高頻站組網，有效滿足用戶的流量需求，實現核心網和前傳網絡的合設方式。

表1 前傳網絡、中傳網絡和回傳網絡特點

3.2 5G 傳輸網優選SPN 技術架構

目前，實現5G 網絡的傳送方案有三種：切片分組網（SPN）、L3OTN 以及端到端路由方案。通過方案的改進和升級，實現網絡的靈活運用，借助于OTN 方案，能夠滿足低時延和高精度的網絡需求。運用以太網等先進技術，能夠有效提高網絡的高效性和安全性，采用的面向傳送的分段路由實現路由動態，利用新型技術實現成本的優化。SPN 技術主要是采用以太網絡實現切片創新，來滿足數據的高校傳輸和靈活管理，滿足現有的傳輸需求，其總體結構如圖1 所示。主要有以下內容：一是，靈活的連接技術，相較于4G 網絡，5G 網絡的流量更加趨于多樣化，因此需要更加靈活性的技術進行支持。應對流量的多樣化，需要更加靈活的鏈接技術，可以采用SR-TP（面向傳送的分段路由技術），提升SR 通道的管控能力。而SR-TP 技術（面向傳送的分段路由技術）則是提升SR 隧道管控能力，即SPN 網絡具有優越的連接性，該網絡借助于首節點標簽棧來設定網絡傳輸的路徑，在借助于內外網關協議獲取相應信息和鏈路方式，將信息進行封裝和傳遞。二是，高精度的時間同步技術應對傳輸網絡提出更好的要求，需要借助于超高精度的時間同步技術，設備時延精度達到±5ns，時鐘源技術包含衛星接受技術和高穩定定頻率技術。5G 要求時間同步高達±200ns，因此借助于高精度的接受技術能夠滿足，第一是利用雙頻段接受或者共模共視的衛星接受技術，將單一時鐘轉換始終組的高穩定頻率技術，能夠有效提升系統性能。三是，大寬帶技術，根據實際的帶寬需求對大寬帶來說，滿足的帶環需要高達25G 以上，且在不斷發展過程中越來越高。四是，低時延技術。SPN在網絡中的應用，大大降低了傳送網中的時延性，一般地，主要是由設備和光纖傳輸的時延造成網絡的時延，借助于新的SPN 技術，使得物理層能在基于時隙進行轉發，大大降低時延，借助于大速率的接口組網，使得有效提升設備的轉發率，大大降低了網絡的時延；通過降低光纖鏈路的長度能夠有效降低時延，在轉發調度層借助于SDN 的全局管控，降低傳輸距離。五是，網絡分片技術，借助于不同類型的管道，實現軟硬管道的有機結合，實現不同緯度的網絡轉發分片支持。其網絡切片技術的應用如圖2（服務質量（QoS））所示。六是，SDN 統一管控技術，SDN統一管控是5G 傳輸的必選項，統一概括為集中控制、管理和編程，能夠實現業務端到端的管控。

圖1 SPN 總體結構

圖2 網絡切片技術的應用

這樣高性價比的網絡創新構建，能夠實現設備的高速傳輸，方便管理，兼備PTN 傳輸網絡，綜上所述，5G 傳輸網優選SPN技術架構。根據上述，可以明確SPN 系統實現多方面的技術創新，滿足現有的5G 業務需求，主要是針對切片分組網架構進行分析，其創造性地采用分片技術、SR-TP 技術以及光層DWDM技術的融合，實現新一代的傳送網體制的構建。

4 結論

隨著社會的進步和人們需求的不斷提高，使得通信技術在人們的日常生活中體現更高的依賴性。“信息隨心至，萬物觸手及”是未來移動信息網絡的愿景，5G 網絡能夠滿足現有用戶的基本需求，能夠為用戶提供更加高級的極致體驗。同時，5G 網絡的快速發展，有效實現移動網絡的創新發展。應該順應時代發展的潮流，研發新型技術實現網絡的傳媒更新和完善，為5G 網絡發展增磚添瓦。