基于分组切片的5G承载网技术分析与组网探讨

林超文

（广州杰赛科技股份有限公司，广东广州，510310）

1 5G承载网需求

1.1 大众需求

可触碰互联网、全息视频、智能穿戴、自动驾驶等全新的应用需求正在快速增长。而一般用户在广域覆盖、大容量、低功耗等方面形成了直接且敏感的要求。5G有机整合了云计算、大数据、人工智能等技术，而持续创新，集中主要力量发展移动视频控制，加之日趋成熟的传感器网络、公共安全等技术，均紧密联系了5G与实体经济。

1.2 性能需求

网络的正常运行有必要提高自身的综合性能。在不断优化网络架构、改进部署方案的前提下，网络技术性能实现了增强。5G承载网不只要求提高自身的稳定性，还要形成较好的容错能力。当发生故障时，可完成自我恢复，保证运行效率。

1.3 智能化需求

业务发展智能化体现出较强的稳定性，将直接、灵活的服务提供给用户。基于5G业务大容量和高速率等特点，需在大容量环境内提高5G承载网的传输能力。高度重视网络的智能化和自动化特点。网路智能化需结合用户的需要，实现互联互通，从而精细化管理网络。

2 承载网络切片分层架构

根据实际需求设计若干虚拟网络，即切片网络，进一步获得分层架构。借虚拟网络递归切片为虚拟运营商和子运营商运行实现支撑。承载网络切片具有下列特点：

（1）按需网络重构：建立对应的拓扑结构，形成特有的网络资源。

（2）切片网络与物理网络特点：切片网络近似物理网络，将网络资源提供给上层业务，忽视了切片与物理网络的不同，而切片网络涉及了EPL/EVPL等业务。

（3）业务层与物理网络解耦：基于vNet切片网络设置业务，在业务层与物理网络层实现解耦，提高了网络的管理效率。

可以发现，切片网络vNet具备与物理网络相似的特点，对管理面、控制面与转发面独立管理，在不同虚拟网络上布置不一样的业务，达到5G差异化的业务要求。

3 基于分组切片的5G承载技术

3.1 承载网络切片协同管理架构

目前，在标准化研究中，重点把握传送网切片管控架构、模型与切片管控策略。根据3GPP规范，由3GPP管控系统与非3GPP管控系统构建协同架构。当承载网管系统、3GPP管控系统和数据中心网络系统互通时，对交互内容合理定义，在获取非3GPP系统过程中交互操作切片与资源需求，将其传输至RAN、无线核心网与传送网的管理系统。采取5G承载网络管控系统设置标准的北向接口，使上层管控系统合理应用，提高管控架构的扩展能力。

3.2 承载网络切片全生命周期管理

3GPP对网络切片管控程序进行定义，包含4个不同的阶段。对比3GPP的切片管理，5G承载网络管控系统的网络切片全生命周期管理见图1所示。

图1 切片管控流程示例

（1）资源信息交互。网络切片之前形成承载网络管控系统，对切片能力信息抽象处置，交互运行上层管控系统，从而得到交流数据。

（2）切片操作：上层管控系统将子网络切片请求传输至承载网络管控系统，自由建立切片网络，从而对切片资源合理规划、标记与分配。切片完成操作后，立即清除切片网络承载业务，预防其占用大量资源。

（3）切片维护：承载网络管控系统监测了切片网络，涉及了有关的性能信息，包括警告、流量与时延。承载网络管控系统联系监测网络数据，改进了由切片自由分配的资源，为切片网络的SLA资源提供最大保护。

3.3 协同管理北向接口

承载网管控系统联系着各种不同的业务情景，完成了规划、布置、运维承载网络切片的工作。要想做好这项工作，承载网管控系统由北向接口获取子切片请求，提高了网络切片的自动化效率。

图2 引入人工智能提升切片运维效能

目前，结合北向接口与上层应用的关联性，省去了部分底层网络技术，只保留对网络标识的能力。MIMT工作组围绕应用编程接口建立信息模型，该模型具有抽象特点，虚拟化应用网络资源，系统描述了网络资源，从而深入开展网络操作。IETF设定的ACTN架构构建了客户管控接口模型，在客户网络与多域协调控制设备之间实现交互操作；ACTN模型初步界定了VN对象，对网络信息分散发展。IETF、ONF设计的VN管控模型，全面描述了5G承载网络的多层网络信息，优化了VN网络的操作。

3.4 引入人工智能优化管控性能

根据人工智能技术对网络切片科学规划，自由编排业务；以人工智能算法调整结果，完善部署；在监测保障方面，借助底层转发设备由南向接口收集监测设备状态与网络功能数据，通过学习机器，掌握之前监测数据，提前预测性能数据如流量等，联系这一结果动态调节网络切片。

4 5G承载网的组网方案

4.1 提高5G承载组网架构

5G承载网包括了转发平面，其代表端到端逐层组网框架，提高各项业务的服务水平。5G承载网分为两个级别，即城域和省域。城域网络包含接入层、汇聚层、核心层。一般状况下，接入层属多环网，类似汇聚层与核心层，凭借双上联合网络明确光纤资源。假如切片化为不同的5G承载网提供相应服务，突出了差异化的隔离技术，则向输出网络提供链路服务，提高网络服务的准确和稳定性。5G网络采取新技术改进多业务的统一承载能力，从而更好服务各种业务。

4.2 统一、协同管理

为对SDN框架全面管控，且对业务、资源科学分配，根据统一的管控方式完成系统管理。统一管控模式是联系各层不同数据集中管理不同的网络层次，达到协同控制的目标。统一处理Restful北侧接口，完成集成管理，以自动化和切片华方式对网络业务管理。采取智能运维模式监管各种业务和网络层次，最终获得流量、时延与故障方面的信息。

4.3 满足基础与协同业务的需求

5G承载网络把同步网作为关键组成部分，其有利于实现基础业务和同类业务的精度需求。基础业务同步需求是选择城域节点安装精度较高的时钟源，同步传输IEEE1588v2，确保端到端实现±1.5μs，与5G基础业务同步实行。相同业务高精度需求是下沉设计局部网络区域时，增强BITS设备的运行能力，且联系跳数控制完成5G高精度同步业务。

5 结束语

5G核心由网络延伸至业务，其是发生技术革命的原因，最大程度彰显了资源价值。结合实际需求选择对应设备，保证4G稳定升级到5G，降低了成本。5G技术发展中，持续改进了技术标准，随之推动了SDN网络的可持续发展，达到了同步发展5G无线网络和承载网络的目标，为人们建立了和谐的网络环境。