对5G承载网的关键技术及其组网方案的分析

孟超 张明栋 王健

摘要：当前我国5G网络建设的速度逐渐加快，在不远的未来我国便能够实现5G网络全面应用，因此有必要展开相应的研究。本文从切片分组网络、灵活以太网以及路由转发技术一分段技术入手，详细分析了5G承载网的关键技术，并阐述了5G承载网的组网方案，希望能够对5G建设提供帮助。

关键词：5G承载网;关键技术;组网方案

引言：相比4G时代人与人的相连，5G时代的到来会全面的将人与物和物与物连接起来，承载网组网在网络结构、安全以及各种方面较以往有了极大的改变。尽管目前我国已经有了长足的进步，但在端到端承载网建设的过程中仍然存在诸多阻碍与挑战，所以有必要研究5G承载网的关键技术以及组网方案。

一、5G承载网的关键技术

（一）、切片分组网络技术

切片分组网络技术作为5G承载网最为关键的技术之一，能够在3G、4G承载网络分组传输技术的基础上提供相关的业务承载满足5G承载网络的要求，对全新的切片技术进行创新和融合以满足5G承载SPN组网架构的要求。SPN组网架构的主要功能便是使前传、中传以及回传端对端组网能力成为可能，充分发挥以太网通道、切片技术和FlexE结构的作用，给切片提供支持，将L3功能下沉到汇聚层直至接入层实现连接的灵活性。把50GE引入到接入层的过程中，可以依照相关要求于汇聚层和核心层引入100Gb/s、200Gb/s以及400Gb/s彩光方案。5G承载的SPN组网架构主要包含着传输层、通道层和切片分组层，还包括具有较高准确性的、同频的时间、时钟同步功能模块，在此基础上统一、规范化地管理5G承载的SPN组网架构[1]。

（二）、灵活以太网技术

灵活以太网技术是5G承载网的关键技术之一，该技术主要发展于OIF接口物理层标准的基础上，由于灵活以太网技术本身拥有较好的数据隔离效果、可调节性以及灵活性，能够完美匹配5G承载网，而被广泛地被全世界各地区的供应商与运营商应用。应用灵活以太网技术能够将以太网在时隙调度的基础上划分，还具备许多个以太网弹性硬管道，基于此，便可以使网络变得具有更强的隔离性、TDM独占时隙，与此同时还具备以太网的高效性、统计复用的优势。能够实现于在同一个业务区域内进行统计复用，而减少对于各业务区域所带来的负面因素，充分发挥出良好的隔离性，给5G技术提供更多网络分片的选择。

（三）、路由转发技术一分段技术

路由转发技术一分段路有技术主要是利用路径标签确认路由数据包所要通过的网络路径。该技术与MPLS不同，主要体现在每个路由器都有一个与之相对应的节点上，但通常情况下，用路由转发技术一分段技术会把固定标签以及32位标签分别设置于各个节点之上。标签各MPLS的3层VPN类似，是固定不变的，能够在出现故障的第一时间迅速将其排除。三种路由协议能够将信息在标签以及拓扑信息的帮助下，传输至整个网络当中。一般来说，转发路由转发技术一分段路由技术时并不会了解业务的具体状态，仅维护拓扑信息。在节点指令的基础上转发指令，是一种全兼容MPLS转发路由技术。

二、5G承载网的组网方案

（一）、转发平面

转发平面是当前5G承载网络中最为重要的组成部分，转发平面本身具有端到端分层组网，可以良好承载各种类型的业务。对于端到端分层组网架构来说，5G承载网主要包含城域以及省内干线两种级别，其中城域是由核心、汇聚和接入三部分组成的。

接入层通常为环形组网，其他两层可以与其相同，或者是应用双上联组网，实际操作还应根据光纤资源的具体情况进行确定。针对差异化网络切片服务，集成各种管道隔离技术与承载网络中，进而实现输出网络的连接服务，让各种客户业务都能够妥善、高效的处理，给政企专线、5G三大类业务应用等各种不同类型的业务提供不同的服务。对于多业务统一承载能力来说，可以直接采用新技术搭建5G承载，或者是在原有的4G承载网的基础上进行相应的改造。它能够承载边缘数据中心、移动CDN以及政企专线业务等多种不同类型的业务，其本身延续了L0～L3技术的优点，能够最大程度发挥出基础承载网络应有的作用。

（二）、管理控制平面

管理控制平面既要管理和控制SDN机构，还应灵活配置网络资源以及各项业务，实现对于网络的职能管理和协同等。统一管理能力，将多层多域管理信息模型作为基础，可以集中管理各个域多层网络。而协同控制能力，集成了应用Restful的统一北向接口，统一控制不同层、不同域，拥有良好的切片管控以及业务自动化的功能。智能运维能力则可以实时监测网络和业务的动态情况，进而提供时延、故障以及力量等方面的详细信息。

（三）、同步网

在5G承载网络中，同步网有着至关重要的作用，同步网的应用可以实现基本业务同步需求以及协同业务精度同步需求。支撑基本业务同步需求体现在，城域核心节点安装高精度时钟源，进而为整个网络提供了具备IEEE1588v2高精度时间同步传送能力，以满足5G基本业务同步需求。实现协同业务高精度同步效果，在这种业务场景下的局部区域下沉的基础上部署小型化增强型BITS设备，通过跳数控制以实现5G協同业务的高精度同步效果。5G承载网络是由城域和省干两部分组成的，城域接入层主要是为回传的N2（信令）和N3（数据）接口、中传F1接口以及前传Fx接口的CPRI/eCPRI信号提供网络连接。省干层面与城域汇聚核心层主要是起到保障回传部分核心网络元间的N4、N6以及N9接口与网络相连的作用。N6连接了UPF与数据网络（DN），充分使用IP公网对外部多媒体数据中心进行访问[2]。

结论：总而言之，5G技术是推动物联网发展、实现数字世界的重要驱动力，在未来，5G现网模式的推广还会伴随着越来越多5G承载技术的问世。当前三大运营商普遍还在应用NSA建网，但未来将会逐渐开始采用SA建网，在该种演进思路之下，会对5G承载网的关键技术以及组网方案进行更加深入的研究，促进5G规模化发展。

参考文献：

[1]马俊.5G承载网的关键技术及其组网方案研究[J].通信电源技术，2019，36（8）：175-178.

[2]罗成，毛云翔，刘涛.5G承载网关键技术研究[J].中国新通信，2018，20（17）：136-137.

作者简介：

孟超（1983—）男，汉，山东，中国联通山东省分公司;王健（1981—），女，汉，山东，中国联通山东省分公司;张明栋，（1971—）男，汉，山东，中国联通山东省分公司。