基于5G通信技術承載網的建設探究

姚 京

（湖北郵電規劃設計有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

在網絡通信技術高速發展的時代，要想讓5G通信技術實現新的發展，就要不斷優化傳輸網絡環境，從而推動5G通信技術的發展和應用。在5G移動通信傳輸網絡的建設過程中，應該在以往的網絡技術基礎上創建堅實的傳輸網絡環境，不斷優化網絡技術構建，實現分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）的逐步完善，讓網絡滿足時代和社會的發展需求。在發展5G通信技術的過程中，不斷創新技術、優化建設思路，提升廣大用戶對網絡的使用體驗，提高運營商的服務質量，最終推動移動通信技術朝著更加穩健的方向發展。在發展5G通信技術的過程中，要抓住5G網絡的構架核心（即由5G核心網、5G承載網、5G接入網組成），同時在構網方案上也有多種選擇，如非獨立組網方案和獨立組網方案。5G通信網絡的構建在非獨立組網和獨立組網階段都要滿足承載網的互通要求，從而實現5G基站的共享。

1 5G業務對承載網的需求

5G業務對承載網需求更大、要求更高，需要更優良的承載網環境。通過分析5G業務對承載網的需求，可以為承載網的構架和優化提供一定思路。省層面的運營商承載網一般是按核心層、匯聚層、接入層進行架設，為了滿足通信數據傳輸的需求，要結合當下的移動通信業務量進行承載網架設。當前移動通信網絡數據傳輸業務量逐漸增多，給承載網帶來了極大的壓力。承載網要結合數據傳輸要求不斷演化，突破原有技術限制，從而優化自身的功能。5G時代背景下，承載網架設正朝著低延時、高可靠性的方向發展。在5G數據傳輸環境發生巨變的時代，數據的流向更加復雜，很多傳輸業務對延時性的要求極高，對承載網的構架也提出了新的要求[1]。5G網絡環境下，基站對回傳帶寬的需求大大增加，目前承載網絡的環境和容量都難以滿足數據傳輸的需求。同時，5G網絡環境下的其他業務對承載網也提出了更高的要求，如切片服務、大容量傳送、超低時延、快速開通以及SLA可承諾等。

2 4G/5G傳輸技術的分析

2.1 IPRAN技術

目前中國電信的4G網絡主要以IPRAN作為移動回傳業務的承載技術，通過分組傳送的方式，借助IP/MPLS協議和關鍵技術對移動業務的傳送提供3層IP，同時借助動態路由協議對業務分發標簽以實現數據的轉發。IPRAN技術在實際的應用過程中可以完成網絡承載，同時也可以保證其他業務的有效開展，將網絡資源整合在一起，提升了網絡的運行效率。中國電信應用IPRAN有以下優勢：網絡3層功能是完整且成熟的，其主要由路由器和交換機組構成，通過這兩個構件實現了IP信息的3層網絡架構，構成了3層數據轉發體系。同時這一技術的應用還形成了MPLS 3層功能、MPLS VPN功能和3層組播功能，業務十分靈活且具有較好的開發性和延展性。尤其是IPRAN還具有統計復用的功能，結合網絡需求對4G網絡承載網進行了擴容，滿足了業務增長的需求。從當下承載網的功能和環境來看，IPRAN要從多個方面進行優化才能滿足大容量、低延時等網絡信息傳輸需求。為此，中國電信引入了新型IPRAN技術，并更新了設備。新型IPRAN技術在容量、寬帶傳輸、低延時性等方面都有明顯的優勢，主要原因是引入了分段路由（Segment Routing，SR）和EVPN（Ethernet Virtual Private Network）技術[2]。全新的SR技術和新型IPRAN控制器結合在一起，在實際應用中可以結合業務需求和網絡環境對信息傳輸路徑進行動態調整和優化，實現信息轉發業務的優化和簡化，提升傳輸效率[3]。

2.2 PTN技術

中國移動選擇的4G回傳業務承載技術是分組傳送技術，應用分組傳送技術實現信息的傳輸。其中信息的傳輸以以太網傳輸為基礎，通過兩層傳輸通道PTN對信息路徑進行分類，PTN通道的信息傳送是透明的，其傳輸路徑和信息標簽都是非動態的。在PTN網中，中國移動主要應用MPLS-TP技術。PTN網絡的數據傳輸效率高、容量大且安全性較高，傳輸業務簡單明了，省去了很多傳輸的中間環節，不需要借助復雜的IP功能和命令也能將控制層和客戶分離出來實現單獨運行，能夠滿足多種傳輸業務的承載需求。5G網絡環境對基站間的信息交換、大量信息的傳輸連接、低延時等要求較高，在技術優化路徑上要減少以往網絡中的控制面、信息傳輸路徑。PTN網絡在性能和容量上不能滿足業務傳輸需求，中國移動為了突破5G網絡建設的阻礙，在PTN網絡的基礎上引入了切片分組網（Slicing Packet Network，SPN）技術。新型切片分組網技術仍舊以以太網作為信息傳輸的主要構架，具有前傳、中傳和回傳的功能，其核心和中國電信一樣，也是引入了SR技術，但同時也引入了FlexE接口、切片通道層（Slicing Packet Layer，SCL）網絡技術等[4]。SCL網絡技術的應用打開了網絡、切片業務提供端到端的通道，明顯降低了信息傳輸的時延且支持網絡的重組和切片，可以滿足5G的低時延等需求。SPN網絡技術是在PTN傳輸技術的基礎上進行創新和拓展，滿足了5G通信網絡的多個要求。借助FlexE技術對網絡進行切分，構建獨立的網絡端口，打通業務傳輸的快速通道，在端口捆綁和時隙交叉技術的應用下滿足多項業務的同時運行需求，提升了信息傳輸的效果[5]。

3 5G承載網構建面臨的挑戰

3.1 帶寬需求

和4G網絡基站相比，5G網絡基站要處理的信息數量極其龐大。為了處理這些龐大的信息，需要增擴網絡容量。對于當下網絡接入層來說，龐大的信息量需要更大的寬帶。通過搭建5G網絡的承載網，在寬帶的規劃上要盡量考慮無線網絡的需求，從而提升基站的適應性和容量。

3.2 連接需求

優化5G網絡的承載網，首先要突破連接技術。5G網絡引入了超密集組網技術，基站密度極高。超密集組網技術提升了基站間的協同能力，使5G網絡的信息流量大大提升，其核心網絡在信息儲存和處理上更靠近無線側，導致信息流量進一步加大。目前的網絡環境已經難以滿足5G網絡的需求，要結合實際情況優化和調整網絡構架。

3.3 網絡切片功能

在5G業務數量激增的背景下，要想滿足用戶不同的業務場景需求，就要創新網絡環境和功能，通過網絡切片實現多個業務場景劃分。在構架5G網絡的過程中，要在現有網絡技術的基礎上對網絡功能進行優化，構建切片化的運營環境，從而實現網絡信息的共享。

4 5G時代承載網的建設思路

在發展5G網絡的過程中，2G、3G、4G網絡將會并存且會持續一段時間。即便后期5G網絡發展成熟，4G和5G網絡也會長期并存，并實現協調發展。在承載網的建設過程中，結合實際業務流量和類型推算建設要點，在保證一定建設效益的同時推動5G網絡的發展。當然5G網絡的建設也會經歷一個長期過程，需要循序漸進的推進，初期以適度超前建設為主，中后期以穩定發展為主。

4.1 網絡結構

5G承載網是網絡體系中的基礎網，是無線接入網和核心網連接的橋梁，可以滿足網絡連接的調度需求，為組網實施保護并實現網絡的控制，同時還為網絡的運行提供了大帶寬、低時延、高同步等方面的保障。5G承載網具備差異化的網絡切片性能，網絡切片的設置涉及面廣，要連接終端、無線等，并要實現協同管控。通過資源切片，管理控制平面的切片能為5G業務提供差異化的協議保障服務。承載網可以按照省級骨干網、省內核心層、匯聚層以及接入層進行構架。省級骨干網由運營商集團進行規劃架設，核心網采用口字形進行組網，其他層采用環形結構進行組網。接入網在組網過程中受到現實因素的限制不能控制時，可以采用環帶鏈的形式進行組網。

4.2 帶寬規劃

5G帶寬規劃主要有分布式接入網和集中式接入網，而分布式接入網又分為大、中、小3種規劃模式。分布式接入網大型規模要借助集中單元（Centralized Unit，CU)云化和分布單元（Distributed Unit，DU）池化集中部署；集中式接入網的應用一般較少，單基站峰值帶寬為10 Gb/s。回傳網絡要結合基站進行規劃，要保證基站在達到傳輸峰值時仍舊可以運行，其中由于不同地區的流量不同，因此還要進行差異性規劃。對于傳輸業務流量較大的區域，可以采用50GE接入環，且每一個接入環都要設計20～30個共享基站；對于傳輸業務流量較低的地區，可以采用10GE的接入環，每一個接入環設置10個左右的共享基站即可滿足業務需求。在規劃接入環時，要將其和無線網緊密連接在一起，從而合理預測流量，并提升網絡的可擴展性。

4.3 時間同步

由于4G網絡的時間同步性能指標已經無法滿足5G建網需求，因此提升時間同步精度也是5G承載網建設的基本要求之一。在時間同步網絡的規劃上，可以結合業務需求應用時間源設備下沉方案控制時間源，同時將其部署在匯聚層邊緣，進而提升時間同步精度。

5 結 論

綜上所述，5G網絡建設仍需一段時間才能逐漸成熟。隨著5G承載網的不斷優化演進，綜合考慮建設成本和網絡發展需求采用更加經濟合理的承載網技術，對于推進5G的建設起到至關重要的作用。