5G承载网络架构和关键技术研究

发表时间:2020/12/24   来源:《科学与技术》2020年25期   作者:李鑫 振栋 谢广荣
[导读] 本文主要以5G承载的实际需求作为主要的依据,将其与移动运营商承载网络的现状和实际特征全面结合在一起
        李鑫 振栋 谢广荣
        广州杰赛科技股份有限公司,广州 510310
        
        摘要:本文主要以5G承载的实际需求作为主要的依据,将其与移动运营商承载网络的现状和实际特征全面结合在一起,对5G承载网络架构和关键技术进行了全面的总结和归纳。
        关键词:5G 承载网络架构 关键技术
        前言:对于5G而言,其对于承载网络有着相应的性能需求和组网功能需求,也就是说,对于关键性能的要求更加突出,不仅要求带宽可以更大,还要确保时延的超低性,此外,还要保证同步的高精度性,与此同时,就组网功能的需求而言,其不但要求承载网络的多层级化,还要求连接调度的灵活化,不仅如此,还要要求网络切片的层次化、协同管控的智能化、实现4G和5G的混合承载,最后就是在实际组网的过程中,达到低成本和高速的同步要求。而如何将这些承载的需求进行全面的满足和实现则非常重要。
        1、5G承载网络总体架构
        1.1、转发平面
        对于转发平面而言,其必须要具备综合的能力,也就是说,可以具备分层组网架构和多业务统一承载的能力。在5G承载架构中,非常关键的组成成分就是转发平面,而且主要包含以下几个典型的功能特性:首先第一点,就是端到端分层组网架构。对于5G承载组网架构而言,其主要包含两个层面,即城域和省域,其中,对于城域而言,其内组网主要包含三层架构,首先就是接入层,其通常情况下为环形组网,其次就是汇聚层,最后就是核心层,对于后两层而言,其主要就是以光纤资源的实际情况作为主要依据,进而分为两种类型,即环形组网和双上联组网。其次第二点就是差异化网络切片服务,其主要就是指以一张承载网络作为实际的基础,以网络资源的软、硬管道隔离技术作为实际的依据,进而将相应的连接服务和性能保障提供给不同需求的客户,与此同时,将差异化的网络切片服务提供给5G三大类业务应用以及相应的政企专线等业务。最后一点,就是多业务统一承载能力。在对5G承载进行实际建设的过程中,可以以新的技术方案作为主要的基础进行实时的建设,也可以将4G承载网作为实际的基础进而进行相应的升级。而且将4G和5G的无线业务抛开来,其他的家庭宽带移机相应的边缘数据中心均可以进一步实现统一承载的目的。
        1.2、管理控制平面
        对于管理控制平面而言,其主要就是作用,就是对统一管理、智能运维和协同控制进行全面的支持。而且对于5G的管理控制平面,其不但要具备面向SDN架构的管理控制能力,还要将相应的业务提供进来,此外,还要具备对网络资源进行灵活配置的能力,而且在实际网络运维的过程中,还要实现智能化和自动化。其实际的功能特性表现为以下几点:首先第一点,就是统一管理的能力,将统一的多层多域的管理信息模型采用进来,进而使不同域的多层网络统一管理进一步实现;其次第二点,就是协同控制能力,以Restful作为实际的基础形成的统一北向接口,可以使多城域的系统控制进一步实现,使业务自动化实现的同时,还能达到切片管控的协同目的;最后一点,就是智能运维能力。其将相应的网络和业务监测分析能力提供寄哪里,举例来讲,告警分析、流量测量等,进而使网络智能化的运维得以实现。


        2、5G承载网关键技术
        2.1、切片分组网络技术
        切片分组网络技术又简称为SPN,其主要就是中国移动在对3G和4G回传的分组传统网络即PNT技术进行承载的过程中,以此为基础,进而面向政企专线和5G等业务的实际承载需求。根据相应的融合与创新,将新一代切片分组网络技术方案提出来。对于SPN而言,其不但具备前传的端到端组网能力,还具备中传和回传的端到端组网能力,以FlexE接口和切片以太网通道作为主要的途径,进而对端到端网络硬切片支持,而且对L3功能下沉,直至其下沉到汇聚层,不仅如此,还要进一步达到综合业务接入节点,进而使动态化的连接需求得以满足。在实际的接入层中,将50GE引入进来,而且在实际的核心层与汇聚层中,以宽带的实际需求作为主要的依据,进而将相应的彩光方案引入进来。SPN在实际运行的过程中,其网络分层架构主要包含三个层面,首先就是切片分层组,其次就是切片通道组,最后就是切片传送组,此外,还将同步功能模块包含了进来,将相应的控制功能模块和统一管控的管理模块包含了进来。
        2.2、灵活以太网技术
        对于灵活以太网技术(FlexE)而言,其最早的起源点就是OIF接口物理层标准,由于其自身不但具备宽带灵活可调的特点,还具备数据隔离的特点,因此,与5G业务可以完美的契合在一起,因此被各大供应商和运营商青睐
        对于FlexE分片而言,其主要就是以时隙调度作为实际的基础,进而划分一个物理以太网,并且将其划分成为多个以太网弹性硬管道,基于此,相应的网络不但可以具备隔离好的特点,还可以具备独占时隙的特点,不仅如此,实际的网络效率还非常高,使同一分片业务统计复用得以全面实现,而且在业务进行实际开展的过程中,又不会出现相互的相应,使5G网络分片得到更多的选择。
        2.3、增强路由器转发技术-分段路由SR
        所谓SR,其主要就是对路径标签机制进行使用,进而对路由数据包必须通过的网络路径进行实时的制定。与MPLS相比,有很大的不同,对于每一个路由器而言,其均扮演着一个节点的角色,而且SR还会将固定的32位标签分配到每一个节点上。对于标签而言,其并非是动态的,而且完全固定的,其能使故障排除的高效性和简易性进一步实现。对于SR技术而言,其有以下技术特点:首先第一点,就是在对节点进行转发的过程中,可以不对业务状态进行感知,之对拓扑信息进行维护;其次,就是以源节点设置作为主要的依据,进而将有序的指令集设置进来,进而使显示路径的转发得以实现。
        结语:总而言之,本篇文章对5G承载网络架构和关键技术进行了深入的研究和分析。对于当前阶段的5G而言,其属于信息通信领域中的一场重大革命,而且5G网络和相应业务发展的最关键因素就是5G承载网络构架和关键技术,因此,5G网络必须要以现有的网络作为实际的基础进而进行不断地演进,将新技术全面引入进来,才能使5G承载需求得到进一步的满足,使5G得到更大程度的发展。
        参考文献:
        [1]武飞,潘涛.5G承载网的网络架构和关键技术[J].通信电源技术,2019,36(09):168-169.
        [2]李友柯,杨锦清. 5G承载网络架构和关键技术[C]. 《建筑科技与管理》组委会.2019年4月建筑科技与管理学术交流会论文集.《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2019:160-161.
        [3]代文军.解析面向5G承载的网络切片架构及其关键技术[J].通信与信息技术,2018(06):40-41.
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