5G SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研討

陳俊杰

（中通服中睿科技有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

在5G 網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展背景下，5G 技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)信息技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并且5G 網(wǎng)絡(luò)逐漸成為國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商主要競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)。5G 網(wǎng)絡(luò)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有著不同的要求。因此通過(guò)SPN 可以滿足5G 網(wǎng)絡(luò)不同場(chǎng)景下的性能要求，對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 5G SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 SPN 分層技術(shù)

SPN 切片分層網(wǎng)主要是通過(guò)以太分片組網(wǎng)技術(shù)手段、面向傳送分段路由技術(shù)組成，以上兩種技術(shù)與光層密集波分復(fù)用（dense wavelength division multiplexing,DWDM）技術(shù)層網(wǎng)絡(luò)相互連接，其主要的網(wǎng)絡(luò)層次包括切片分組層（slicing packet layer, SPL）可以將路由中的數(shù)據(jù)有效處理，切片通道層（slicing channel layer,SCL）主要處理以太網(wǎng)通道中的數(shù)據(jù)信息。切片傳送層（slicing transport layer, STL）可以將物理層面的編碼和DWDM 數(shù)據(jù)有效處理。SPN 分層技術(shù)層次模型架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 SPN 分層技術(shù)層次模型架構(gòu)

1.1.1 切片分組層

切片分組層主要為各個(gè)業(yè)務(wù)起到封裝和調(diào)度的作用。在SPN 網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)中，切片分組成又分為網(wǎng)絡(luò)傳送層、客戶業(yè)務(wù)層兩部分，在SPN 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)過(guò)程中封裝處理時(shí)，技術(shù)人員需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型對(duì)應(yīng)選擇封裝規(guī)范要求，繼而向網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供精準(zhǔn)的服務(wù)。例如，時(shí)分復(fù)用模式（time division multiplexing, TDM）仿真技術(shù)和E-LAN 技術(shù)，在處理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)過(guò)程中需要通過(guò)分流和服務(wù)質(zhì)量保障以及識(shí)別等服務(wù)進(jìn)行處理。切片分組層中的網(wǎng)絡(luò)傳送層主要為各個(gè)分組業(yè)務(wù)提供保護(hù)和檢測(cè)的作用，在這個(gè)過(guò)程中技術(shù)人員需要利用網(wǎng)絡(luò)傳送層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即虛通道、控制平面、虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)隧道運(yùn)行提供支持，確保各個(gè)業(yè)務(wù)能夠穩(wěn)定輸出。

1.1.2 切片通道層

切片通道層在SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中發(fā)揮重要作用。在5G SPN 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中技術(shù)需要通過(guò)TDM 以及移動(dòng)通訊網(wǎng)切斷和移動(dòng)通訊網(wǎng)路徑等技術(shù)，在切片通道層中塑造一個(gè)隔離通道，繼而高效處理5G 承載業(yè)務(wù)，促使切片通道能夠順利連接5G 終端，其通過(guò)以上的技術(shù)手段，不僅提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩€可以避免傳輸超時(shí)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)透明化的數(shù)據(jù)傳輸。所以在業(yè)務(wù)處理過(guò)程中采用助力碼塊序列銜接交叉技術(shù)，并將業(yè)務(wù)輸入在移動(dòng)通訊網(wǎng)客戶端便可以對(duì)客戶的數(shù)據(jù)信息刪減和增加，滿足5G 各項(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運(yùn)行需求。

1.1.3 切片傳送層

切片傳送層在5G SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在TDM 支持下，主要包括移動(dòng)通訊網(wǎng)切斷和移動(dòng)通訊網(wǎng)路徑作為通過(guò)物理媒介，對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)某隹冢夹g(shù)人員通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸口可以保證切片分組成達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，再通過(guò)光纖介質(zhì)層將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)顯示，最終完成5G 客戶全部服務(wù)流程。在切片傳送層中SPN 技術(shù)支持下可以擴(kuò)大切片傳送層數(shù)據(jù)傳輸范圍，并且利用400GE、200GE 等網(wǎng)絡(luò)線路，不僅提升數(shù)據(jù)傳輸效率，還可以提升5G 業(yè)務(wù)運(yùn)行水平。

1.2 SPN 業(yè)務(wù)子層技術(shù)

1.2.1 L2、L3VPN

在SPN 業(yè)務(wù)子層技術(shù)結(jié)構(gòu)中主要包括二層虛擬專用網(wǎng)（layer 2 virtual private network, L2VPN）、三層虛擬專用網(wǎng)（layer 3 virtual private network, L3VPN）以及業(yè)務(wù)子層操作管理和維護(hù)（operation administration and maintenance, OAM）技術(shù)。在L2、L3VPN 支持下可以順利連接L2VPN 業(yè)務(wù)，繼而提升SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)能力。針對(duì)L3VPN 而言，技術(shù)人員需要建立指定的L3VPN 技術(shù)架構(gòu)。在L3VPN 技術(shù)架構(gòu)搭建過(guò)程中，技術(shù)人員需要明確IPv4/IPv6 雙棧運(yùn)行要求，促使L3VPN技術(shù)架構(gòu)具備承載IPv6 業(yè)務(wù)與IPv4 業(yè)務(wù)能力，保證后續(xù)業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)良好的SPN 網(wǎng)絡(luò)承載效果，以及提升5GSPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)行質(zhì)量。

1.2.2 業(yè)務(wù)子層OAM 技術(shù)

OAM 技術(shù)作為業(yè)務(wù)子層SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)組成部分，現(xiàn)階段OAM 技術(shù)的應(yīng)用要求越來(lái)越嚴(yán)格，應(yīng)根據(jù)規(guī)定的操作標(biāo)準(zhǔn)要求確保OAM 技術(shù)應(yīng)用規(guī)范性。在OAM 技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中可以承載多項(xiàng)服務(wù)，在同帶信號(hào)傳輸（帶內(nèi)）OAM 技術(shù)支持下可以對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)性能全面檢測(cè)，還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端檢測(cè)，為提升后續(xù)丟包和抖動(dòng)性能提供助力。在OAM 技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員不需要插入檢測(cè)文件，提升檢測(cè)業(yè)務(wù)的靈活性，為5G 承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供保障。

1.3 SPN 傳送子層技術(shù)

1.3.1 SR-TP 隧道

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳送層主要包括隧道擴(kuò)展技術(shù)（segment routing transport profile-traffic engineering, SR-TP）和基于盡力轉(zhuǎn)發(fā)的段路由（segment routing-bestEffort,SR-BE）隧道技術(shù)，針對(duì)SR-TP 隧道技術(shù)可以提升5G終端運(yùn)營(yíng)能力，在SR-TP 技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要使用各個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈路、網(wǎng)管配置以及本地連接標(biāo)簽等。技術(shù)人員應(yīng)按照隧道轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，在各個(gè)業(yè)務(wù)中采用運(yùn)營(yíng)商邊緣路由器節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)識(shí)別轉(zhuǎn)發(fā)路徑。在報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)被節(jié)點(diǎn)接收后需要將節(jié)點(diǎn)和報(bào)文以及本地臨接標(biāo)簽相互連接，最后找到報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)接口，再將本地臨接標(biāo)簽隔離[1]。

1.3.2 SR-BE 隧道

在SR-BE 隧道技術(shù)中需要為此項(xiàng)技術(shù)配備一個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽，通過(guò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽為SR 提供支持，繼而構(gòu)建一個(gè)SR-BE 隧道技術(shù)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。另外在每臺(tái)設(shè)備上制定相應(yīng)的類屬編程協(xié)議，采用分布式的方式以及計(jì)算機(jī)選擇最佳的轉(zhuǎn)發(fā)路線形成一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)隧道，最終完成全部部署，避免5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性，提升SR-BE 隧道技術(shù)部署效果。

1.4 SPN 管控技術(shù)

1.4.1 集中管理面技術(shù)

集中管理面技術(shù)作為SPN 管控技術(shù)組成部分可以提升運(yùn)行能力和服務(wù)運(yùn)行能力，在5G 承載網(wǎng)絡(luò)中起到擴(kuò)展管理和資源配置以及故障管理作用，從而多方面滿足網(wǎng)管系統(tǒng)管理需求。

1.4.2 集中控制面技術(shù)

集中控制面技術(shù)作為SPN 管控技術(shù)組成部分主要包括網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)反饋、隧道路徑選擇以及隧道路徑下發(fā)以及隧道路徑配置等。在集中控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)的隧道路徑保證業(yè)務(wù)運(yùn)行的順利性。

1.4.3 切片管控技術(shù)

切片管控技術(shù)在5G 承載網(wǎng)絡(luò)部署過(guò)程中，可以支持各項(xiàng)業(yè)務(wù)隔離功能。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)可以將移動(dòng)智能網(wǎng)通道轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l鏈接后再統(tǒng)一管理，為后續(xù)對(duì)象接口管理提供便利，提升5G 網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)的隔離能力。在切片管控技術(shù)支持下可以保證虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中降低多個(gè)業(yè)務(wù)相關(guān)干擾，促使切片管控技術(shù)落實(shí)達(dá)到理想效果。

2 5G SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化策略

2.1 設(shè)計(jì)SPN 組網(wǎng)架構(gòu)

SPN 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是SPN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的前提和關(guān)鍵。在目前的傳輸網(wǎng)絡(luò)中，SPN 組網(wǎng)架構(gòu)的構(gòu)建需要以接入層、匯聚層和核心層為依據(jù)，以SPN 承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)為核心對(duì)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的需求進(jìn)行統(tǒng)一的補(bǔ)償，從而滿足5G 網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、大帶寬等多項(xiàng)要求。首先，SPN 的初期構(gòu)建，5G 網(wǎng)絡(luò)將于2020 年正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，5G 的基站將達(dá)到1 萬(wàn)座。由于5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)持續(xù)發(fā)揮，工信部在發(fā)布的信息規(guī)劃中預(yù)計(jì)5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大規(guī)模普及將會(huì)持續(xù)3 年。當(dāng)前SPN 網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)一步改進(jìn)以滿足5G 網(wǎng)絡(luò)的需求。在前期的構(gòu)建過(guò)程中，SPN 網(wǎng)絡(luò)不僅要根據(jù)5G 基站來(lái)完成對(duì)經(jīng)營(yíng)服務(wù)的平面載體，而且還要納入電信服務(wù)，從而完成對(duì)平面服務(wù)的高效轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)SPN 網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期發(fā)展。其次，SPN 組網(wǎng)成熟商業(yè)化時(shí)期，在其趨向成熟商業(yè)化的階段要確保所建立的無(wú)線基站能夠在更惡劣的條件下進(jìn)行使用，推動(dòng)SPN 組網(wǎng)向著大帶寬和分組切片發(fā)展，最后形成全覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。例如，華為公司于2020 年4 月30 日，將SPN 技術(shù)應(yīng)用于珠穆朗瑪峰，實(shí)現(xiàn)了珠峰的5G 網(wǎng)絡(luò)，這不僅為SPN 技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為未來(lái)5G 技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

2.2 明確SPN 組網(wǎng)規(guī)劃

5G 業(yè)務(wù)對(duì)SPN 結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。5G 是一種新興的承載網(wǎng)技術(shù)，其具備明顯的網(wǎng)絡(luò)融合特性可保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的正常運(yùn)行。SPN 新建5G 組網(wǎng)如圖2 所示。在SPN 規(guī)劃中使用SPN 技術(shù)，并按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供相應(yīng)的組網(wǎng)模式，這將有助于5G 基站在今后的建設(shè)中具有更強(qiáng)的實(shí)用性。SPN 組網(wǎng)規(guī)劃主要包含兩個(gè)方面：首先，優(yōu)選技術(shù)，在選擇的SPN 關(guān)鍵技術(shù)中應(yīng)該對(duì)以上所述的SPN 體系結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，其中包含了組網(wǎng)測(cè)試等，從而保證SPN 組成的發(fā)展方向。同時(shí)還要注意SPN 與產(chǎn)業(yè)鏈廠商之間的交流效應(yīng)，不僅要建立起SPN 的品牌，而且還要對(duì)SPN 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，這樣才能保證SPN 的組網(wǎng)能夠達(dá)到一個(gè)全球化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的。其次，在5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的組網(wǎng)過(guò)程中提出了加強(qiáng)分組層次間的相互聯(lián)系和協(xié)作的方法，以利于5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。5G 對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作的滲透能力沒(méi)有太大的需求，但是要確保在處理過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)避免數(shù)據(jù)泄露的發(fā)生。在通信流量較小的地區(qū)可以通過(guò)SPN 機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，從而達(dá)到提高系統(tǒng)的性能[3]。

圖2 SPN 新建5G 組網(wǎng)

2.3 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)一承載

5G 通信技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用需要確保SPN 組網(wǎng)具有統(tǒng)一的承載能力。5G 在實(shí)施一體化承載時(shí)需要確保SPN 構(gòu)成具備協(xié)同運(yùn)行和智能控制的功能。其中協(xié)作運(yùn)維指的是在5G 網(wǎng)絡(luò)的操作過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行協(xié)作管理，這樣就可以為5G 網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用提供運(yùn)維保障。在此階段要針對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)建立相應(yīng)的監(jiān)控體系，并運(yùn)用控制體系中的協(xié)作管理模型來(lái)監(jiān)控各種服務(wù)的運(yùn)行。并且還可以對(duì)故障和流量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，使得有關(guān)人員可以按照反饋的結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的協(xié)同管理，從而推動(dòng)5C 網(wǎng)絡(luò)的多樣化發(fā)展[4]。

2.4 優(yōu)化SPN 路由狀態(tài)

以前分組傳送網(wǎng)（packet transport network, PTN）是用來(lái)支持4G 的，但現(xiàn)在5G 的普及，PTN 必須要借助分組交換網(wǎng)（packet-switched network, PSN）的幫助才能讓5G 的發(fā)展更加成熟。而SPN 載體在面臨5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同時(shí)還面臨著諸如路由性能差等問(wèn)題。因此在5G 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)開(kāi)放的時(shí)候提供相應(yīng)的路由規(guī)劃，避免5G 網(wǎng)絡(luò)在交叉互擾的情況下不能實(shí)現(xiàn)理想的運(yùn)營(yíng)效果。在此基礎(chǔ)上考慮到網(wǎng)絡(luò)中存在的回路數(shù)目較多，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的回路進(jìn)行最優(yōu)調(diào)節(jié)，并根據(jù)回路的特點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中存在的回路分配合適的回路通道。在同路由下網(wǎng)絡(luò)流量不能正常進(jìn)行時(shí)可以根據(jù)相應(yīng)的需求對(duì)其進(jìn)行理性計(jì)算，為其設(shè)定一條合適的通路以方便業(yè)務(wù)的順利完成。在遇到不同路由情況時(shí)也可對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行過(guò)濾，避免對(duì)服務(wù)的處理質(zhì)量造成影響，使得5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能充分利用[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著5G 網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展為各個(gè)行業(yè)帶來(lái)便利。為提升5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性可利用SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)加強(qiáng)5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性，提升通信工程建設(shè)水平。在SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)支持下可以構(gòu)建一個(gè)完善可靠的5G 承載網(wǎng)絡(luò)，為我國(guó)通信技術(shù)發(fā)展提供重要保障。