5G承載網面臨的挑戰及建網方案探討

閆峰

中國電信唐山分公司 河北 唐山 063000

1 5G承載網關鍵技術

1.1 SR（Segment Routing）分段路由技術

使用源路徑選擇機制，封裝源節點預先分配的SID（段標識符）。當消息通過SR節點時，該節點根據消息的SID轉發消息。除源節點外，其他中間節點不需要維護它們支持的路徑信息。由于SR入口節點對SR報頭中的路徑信息進行編碼，傳輸節點不需要維護關于其支持的每條路徑的信息，而只需要它們對其進行處理[1]。在數據包報頭中找到的段標識符將數據包從當前段轉發到下一段。SR技術的應用簡化了MPLS控制協議，減少了資源占用，簡化了網絡運行維護和管理，增強了路徑調整和控制能力。與MPLS相比，它更易于實現、擴展和部署。

1.2 網絡操作技術

隨著高科技的普及和實時傳輸，人們可以更清晰、更快地接收網絡信息。高速的通信方式和手段將給網絡帶來極大的便利。在過去，比較傳統的IP/TCP網絡是基于位置網絡來實現通信的。通過分析，這些海量數據能夠滿足人們的實際需求。事實上，ICN網絡是媒體實時傳播與信息Web服務的結合[2]。網絡運營技術主要以信息為中心，以網絡更新技術為核心，不斷更新網絡協議和主機地址，使路由器能夠緩存各種信息數據，同時還具有更多的信息傳播功能，從而促進計算機網絡狀態更好。在通信期間，網絡運營技術意味著信息需要匹配。利用傳統的IP網絡地址，用戶可以經常接收到所需的信息資源，屏蔽一些垃圾信息，增強用戶的網絡體驗效果。

1.3 超低時延技術

承載網絡中的時延主要由光傳輸時延和設備轉發時延決定，光傳輸距離是造成時延的主要因素。因此，縮短傳輸距離可以有效地減少端到端延遲。通過業務網關下沉、計算邊緣化等措施可以縮短傳輸距離。減少設備的轉發延遲主要通過優化網絡結構、減少轉發節點以及使用FlexE優化設備本身的轉發延遲來實現。對于自動駕駛、遠程醫療和其他對時間延遲敏感的RLLC服務，如何將時延減小到所需的范圍對于業務的發展非常重要。在實現超低延遲時，經常考慮可靠性。

1.4 全雙工技術

就通信技術的要求而言，相同的頻率和時間可以保證通信的更快傳播。就目前的技術而言，無線通信網絡架構在終端的對接和傳輸會給全雙工技術帶來很大的干擾問題。近年來，網絡通信工作中經常出現由技術問題引起的信號干擾，不能有效地滿足網絡傳輸的要求，無法對雙向傳輸中的不同頻率和時間進行有效集成，沒有明確的時間和空間定義。根據全雙工技術的理論知識，需要配置的網絡資源存在很多問題，例如浪費。據不完全統計，這種浪費將嚴重影響整個網絡資源。全雙工通信技術實施后，他表示覆蓋范圍可以進一步擴大，但也對技術人員提出了更高的要求。只有集成MIMO技術，才能減少網絡中的信號干擾問題，使網絡資源分配更加合理，具有更強的局部穩定性和更準確的分析。

2 5G承載網面臨的挑戰

2.1 5G網絡架構演變

在5G前端傳輸網絡中，它從原來的BBU和RRU兩級架構演變為CuDuAAU三級網絡架構。根據網絡和業務需求，Cu和Du可以組合或分離。根據不同的網絡需求和部署需求，5Gran三層網絡架構在實際部署中采用了多種形式和場景。5G核心網將根據應用場景的要求部署在不同的位置。其中，控制機可集中部署（區域集中或省級集中），用戶機可根據需要集中或分散部署。5G網絡架構的演變對機房、管道、光纜、光纖分發點和其他資源的融合提出了挑戰。

2.2 5G業務指標的影響

5G業務流的多樣化需要更加靈活的網絡連接。為了提高embB業務的單站帶寬，要求5G承載網提供更大的管道，接入層需要單站接入大于25Ge，匯聚層需要100ge[3]。urllc業務1ms的超低時延要求通過架構優化實現靈活連接，5G核心網網關下沉和mec下沉，城域網L3功能下沉，滿足靈活流量調度的要求。5G網絡和業務的復雜性要求高效、智能的運營和維護。需要引入SDN，實現控制與轉發的分離，提高網絡的集中控制能力，提高5G網絡的運維能力。

2.3 現網大部分設備不具備演進能力

核心匯聚層：以10GE線路帶寬為主，不支持100GE及以上接口速率占比大；匯聚層設備利用率較高，后續擴容改造工作存在較大困難；現網沒有FlexE接口，不具備SR、IPv6功能。接入層GE環網帶寬無法滿足5G業務需求，帶寬升級難度高；接入層大部分設備老舊，無法演進升級支持SR、IPv6等功能。現網PTN老舊設備多，5G演進能力不足，需要進行大量設備替換。

2.4 5G業務部署對4G現網業務影響大

4G業務采用L2+L3方式，5G業務采用HoVPN到邊緣部署，現網設備需要配置IGP協議、IP地址以及部署SCN通道，不同業務的開通以及維護對運維工作提出的要求非常高。核心匯聚層具備升級能力的設備需要更換線卡以支持FlexE，設備升級會影響現網4G業務運行；同時，5G承載網需要引入IGP以及SR動態協議，動態改造的業務部署對現網挑戰巨大。

3 5G承載網的建設策略

3.1 管理控制平面

對于5G承載網而言，SDN結構是運營中最重要的一種結構，從而使其成為更有效的控制和管理手段。同時，我們還需要根據實際需要，合理配置更多的服務和網絡資源，以實現統一管理，助力智能發展[4]。在相同的管理能力下，需要對多層管理信息進行建模，集中管理多個領域的業務能力，并在每個網絡層給出相應的技術手段。對于不同的控制系統和技術，必須進行統一管理，使不同地區、不同層次的網絡能夠集中管理和控制，提高自動化功能。

3.2 5G承載SPN新平面建設建議

初期：資源儲備階段，小規模試點。重點梳理現有網絡機房、電力、光纜等基礎資源，儲備新SPN新平面的基礎資源。通過當前網絡的中試，提前了解SPN技術和方案，明確目標網絡架構，儲備規劃、運維知識。中期：規模建設階段。重點建設完善的SPN新平面核心融合層，確保未來五年業務承載能力。接入層根據基站業務的需要進行建設，網絡建設可根據基站規劃進行。根據50ge/100ge的價格，接入層選擇對網絡性價比最高的速率，設備選擇應具備100ge的能力。結束階段：業務成熟度部署期。在一期、二期基礎上繼續發展，逐步將核心匯聚層帶寬提升至400ge，接入層帶寬提升至100ge，利用網絡切片技術實現不同業務之間的隔離，逐步引入AI，實現意向驅動網絡，進一步提高網絡的智能化。

3.3 IPRAN演進介紹

IPRAN是業界主流的移動回傳業務承載技術，在3G和4G時代發揮了重要作用。IPRAN的帶寬具有統計復用的特點，在4G時代只要進行適當擴容即可滿足多年業務增長需求。但在5G時代，業務量快速增長，現有的IPRAN能力無法滿足業務發展，因此IPRAN技術需要從多維度進行革新，目前已經演進到2.0版本，也就是增強IPRAN。IPRAN2.0在端口接入能力、交換容量方面有了明顯的提升。此外，在基于SR的隧道技術、基于FlexE的切片承載技術、智能維護技術等方面都有很大的創新和優化。目前，IPRAN的應用運營商有中國電信和中國聯通。

3.4 轉發平面

結合5G承載網的特點，轉發平面也是關鍵技術節點。它具有多級網絡結構，可以在每個平面上承載相應的業務工作。根據目前不同端點的分層架構，5G承載網絡分為多個分支和主線，其中不同的領域也由不同的部分組成。接入、融合和核心。接入主網線路時，可分為環網和其他兩級對應的網絡，也可借助雙上行鏈路網絡實現業務工作，并可借助光纖資源進行輔助[5]。對于差異較大的網絡服務，網絡中有一個集中的管道隔離技術，這也使得網絡連接服務能夠有效輸出，確保每個客戶的業務能夠實現高效傳輸，也使得5G技術的功能更加豐富。5G技術可以根據新的要求進行改革創新，實現基于4G承載網的高效升級，保證新技術優勢更好的發揮和延續，更好地提升承載網的作用。

3.5 5G同步網

在5G承載網絡當中，能夠實現網絡同步也是非常重要的，能夠促使業務工作開展更加精準，并且在基本業務的要求內能夠得到一定的滿足度。基于支撐業務的需求就是為了保障基本業務得到有效的運行，在各個領域當中將每個核心節點進行高度匹配，使其能夠得到更好的提升。具體采用的是PRTC/ePRTC，在網絡方面也有了更全面的提升，能夠合理運用傳輸方式，讓傳輸效果達到更好的提升，并且有效的提升傳輸端的同步傳輸，保證各項業務的正常開展。

3.6 建設方案對比

目前中國廣電與中國移動已經簽署了“5G戰略”合作協議，現階段廣電該采用何種技術來建設5G承載網，需要深入探討研究。承載網共建共享有兩種模式，分為共享承載和獨立承載。共享承載是指基站只連接到某一方運營商的承載網上，在骨干或匯聚層再實現運營商之間的互聯互通[6]。獨立承載是指基站同時連接到多個運營商承載網，共享的只有無線網部分，整個傳輸網獨立而不共享。共享承載模式的優點是建設周期短、投資成本低，可實現5G網絡的快速部署，有利于5G業務的開通。但缺點也很明顯，因為無法實現端到端的網絡切片管理，業務路由無法達到最優化導致無法保證時延，從而影響某些5G業務的開展。如果中國廣電與中國移動的共建共享采用這種模式的話，考慮到中國移動使用的是SPN技術，廣電應盡量使用相同技術建網，設備兼容性好，有利于兩張網絡的對接，更便于網絡后期的運維和業務的開展。這種模式比較適合業務量低的二三線城市，可以共享友商的承載網而實現5G業務的快速開通，又能減少建網和運維成本。某些地區如果已經部署了PTN網絡，可充分考慮利舊（在網設備普遍具備向SPN演進的能力），與5G承載網融合建設成為一張網絡，用于承載5G基站業務，進一步節省建設成本[7]。如果采用獨立承載模式與中國移動合作，則不存在不同承載技術的對接問題，在業務發達地區建議采用該模式。這種模式下，可能IPRAN更適合作為5G承載網技術。因為除了中國移動，其他運營商都采用IPRAN技術，IPRAN使用范圍廣，而且IPRAN的路由器具備靈活多連接的特性，可以很容易地與IP城域網或集客專網進行對接。在5G建設初期，如果考慮需要承載存量L2/L3VPN業務的話，IPRAN方案優于SPN。

4 結束語

由于SPN技術是在PTN基礎上演進而來，是以傳輸為基礎，融合了數通的優勢，所以網絡配置以靜態配置為主，動態路由方面欠佳，三層業務支持較弱，但支持L1層硬隔離，可提供類似于SDH的業務。而IPRAN以路由器為基礎，融合了傳輸的優勢，其核心還是路由器，能夠支持IGP/BGP等動態路由協議，可以很好地兼容MPLS/VPLSVPN等三層業務。