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基于5G通信技术上搭建新型承载网的架构方案

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：陈慧慧

[导读] 摘要：随着5G商用的加速，如何建设高质高效的承载网是当前研究热点。

        广州市汇源通信建设监理有限公司广东广州 510620
        摘要：随着5G商用的加速，如何建设高质高效的承载网是当前研究热点。本文在SR的IP RAN增强等多项承载技术方案基础上，提出了一种创新型承载网络架构，并规划其带宽、时间同步等关键指标，本研究将有助于推动5G承载网规划部署。
        关键词：5G通信承载技术；创新型承载网；时间同步
        引言：随着通信技术的快速发展，5G已经逐步发展和应用，但是在实际移动通信传输过程中仍受到多种因素限制，为此需要对现阶段网络环境进行合理调整，构建新型5G承载网络。5G承载网络不断更新、优化、升级，将有效满足5G商用加速的需求。
        一、5G通信承载通信技术分析
        （一）基于分组增强的OTN
        分组增强的OTN技术方案是以设备为载体，进一步实现增强网络切片和L3路由转发两大管控功能，此种方式能够对传统分组增强转发路径和管理的复杂程度进行有效简化，同时还能进一步降低时间的延长性，以及运行成本，实现带宽配置灵活，进而满足灵活组网需求。分组转发增强是通过设备的板卡和线路板卡的NP来实现L3功能，设备的主控卡板主要是控制系统信号运行，对全网的路由寻址起到负责和控制作用。对于5G通信网络端到切片管理需求的阶段，在光传送过程中需要同时支持硬管道和软管道上进行切片处理，其中包括波长、VC、ODU等，同时还要加强与5G网络的紧密连接，从而实现信号的协同管控，并按照实际需求进行科学合理的配置和优化调整[1]。
        （二）分析以太网的切片分组网
        对于以太网的切片分组网方案来说，是基于多种网络技术结合的分层交换网络，其中以太网具有较强的灵活性，并可分为多个层次进行结合构建，物理层和链路层分别应用的是WDW技术和FlexE技术，严格按照相关规范来将相应技术上传到通道层，进一步开展管理、维护和保护等技术作业，对端到端组网的实际运行起到一定支撑作用，同时还能满足网络分片和低时延应用的实际需求。从分组转发层方向看，是采用的SDN控制的SR-TP组网，来支持相应的承载网运作并满足实际通信业务灵活调度需求。基于以太网的切片分组网方案在转发层实现了多项网络和技术兼容，主要目的是推进网络的演变升级。在控制面采用相应机制，通过对控制器的合理分布来实现网元节点的统一分配，对节点标识标签进行明确划分，同时还采用分层架构的方式，实现机制叠加保护和路径保护。
        （三）分析SR的IP RAN增强方案作用
        为能实现对控制面功能的灵活管控，同时保持和转发面分布式控制协议，SR的IP RAN增强技术方案至关重要，对于各网元之间的关系来说，不同网元能够自由配置可控范围内的节点和邻接标签，并通过信号源及传导线路进行集中控制，进一步实现网元之间的信息扩散。对于IP RAN方案来说，在转发面重用现有MPLS转发机制，支持相应的信号隧道构建，同时具有故障定位、路径查询等机制，能够对承载网运行起到一定保护作用，支持在固定范围内的路由恢复保护，从而构建出具有完整性、可靠性的业务保护方案，确保在通信系统内承载网能够与其他运行网络进行高效连接，同时还需要不断增强面向连接的传输特性。
        二、基于5G通信技术承载网建设架构
        （一）网络结构
        在5G通信网络建设过程中，由于其属于一项新兴的技术，还未实现全面普及，所以原有运用PTN/IPRAN技术的4G承载网络技术也会予以保留，以致于会出现二者技术并存，协同发展的局面，而承载网的优化构建主要目的是推动5G通信网络的积极稳定建设与发展，以实际业务流量为测算依据，将建设效益放在首要位置，在满足实际需求的基础上优化整体建设架构。从网络结构方面看，承载网处于无线接入网和核心网的中间位置，并起到较强的连接作用，能够实现信号灵活调度、网络保护和控制等多样化功能，与此同时还能保障整体通信网络运行具有可靠性和同步性特点，在此基础上，5G承载网还需要给予具有差异性的网络切片服务功能支持，由于其涉及的方面较为多元化，利用承载网能够实现端点的协同管控，利用转发平面的资源切片，以及管理控制平面的切片管控能力，能够为通信业务提供具有差异化特点的优质服务。除此之外，由于承载网自身具有重要特性，可采用分层组网的模式进行分层建设和管理，在接入口、汇聚层等位置都采用环形组网形式，确保承载网充分发挥出其实际应用价值。

                        图1 5G承载网整体架构
        （二）带宽规划
        对于5G通信技术来说，在宽带规划方面一般情况下主要分为两种应用场景，分别是集中式无线接入网和分布式无线接入网，其中分布式网络形态又可分为大、中、小三种部署模式，才能实现网络带宽及信号传递，而分布式大集中一般需要云化和池化集中部署的支持来达到最终目的。从回传网络建设角度看，需要对基站负责，由于不同型号的单基站峰值带宽也具有差异性，所以需要根据地域、流量等因素，对实际运作进行优化调整，保证基站在达到峰值时仍能够保证工作正常运行，以站型S111和S222为例，前者的单基站峰值带宽一般为7Gbps，均值带宽为3Gbps，而后者的相应数据分别为10Gbps和4Gbps。对于高业务流量区域来说，大多数采用的都是50GE接入环，其中每个接入环可有20-30个共享基站，而对于地理位置不佳、流量偏低的区域来说，相应的接入环具体数值也相对偏低，通常情况会将接入环调整为10GE，每个接入环连接的共享基站数量也较少，大约在10个左右[2]。在实际接入传输带宽规划设计阶段，必须要保证其与无线网之间连接具有较强的紧密性，才能确保对信号流量、实际扩展性进行合理精准预测，避免在运用过程中出现不良影响。
        （三）时间同步
        从目前情况看，4G技术已经无法紧跟时代发展步伐，在承载网构建过程中4G时间服务器性能指标也较为落后，无法满足5G的现代化承载要求，因此，想要实现承载网的高效构建，必须要保证时间始终处于同步状态。在时间同步精准性方面，可能受到多种因素影响导致时间具有一定误差，主要包括外部时钟源准确性，以及不同网络设备时钟的差异性等，以此，需要利用5G承载相应技术来保证时间精准和同步。现阶段5G时间同步具有较高的应用效能，主要体现在协同业务、基本业务和新业务等三方面的时间同步需求，所以在实际时间同步网络架构过程中，需要处理好不同阶层之间的时间关系，根据业务需求采用时间源设备下沉等方式，来尽可能的对网络时钟跳动次数进行抑制，同时还需要根据实际情况，将时间源设备部署在汇聚层的边缘位置，能够大幅度提高时钟的精准度，为构建高效能5G承载网打下坚实基础。
        结论：在5G时代背景下，移动通信业务对承载网需求也大幅度提升，加大承载网建设的重视力度，是满足现代化社会发展的必然趋势。本文提出5G承载网络建设创新型架构方案，遵循速度快、成本低建网为基础原则，搭建5G综合性承载网络，另外，在建设过程中兼顾考虑多种层次需求，实现经济和社会效益的和谐统一。
        参考文献：
        [1]吴舜.基于5G通信技术承载网建设研究[J].卫星电视与宽带多媒体,2020(12):69-70.
        [2]李贵生.5G承载的挑战与接入技术方案研究[J].数字技术与应用,2020,38(03):28+236.