基于5G通信技术承载网的建设探究

2021-12-03姚京

通信电源技术 2021年22期

姚京

（湖北邮电规划设计有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

在网络通信技术高速发展的时代，要想让5G通信技术实现新的发展，就要不断优化传输网络环境，从而推动5G通信技术的发展和应用。在5G移动通信传输网络的建设过程中，应该在以往的网络技术基础上创建坚实的传输网络环境，不断优化网络技术构建，实现分组传送网（Packet Transport Network，PTN）的逐步完善，让网络满足时代和社会的发展需求。在发展5G通信技术的过程中，不断创新技术、优化建设思路，提升广大用户对网络的使用体验，提高运营商的服务质量，最终推动移动通信技术朝着更加稳健的方向发展。在发展5G通信技术的过程中，要抓住5G网络的构架核心（即由5G核心网、5G承载网、5G接入网组成），同时在构网方案上也有多种选择，如非独立组网方案和独立组网方案。5G通信网络的构建在非独立组网和独立组网阶段都要满足承载网的互通要求，从而实现5G基站的共享。

1 5G业务对承载网的需求

5G业务对承载网需求更大、要求更高，需要更优良的承载网环境。通过分析5G业务对承载网的需求，可以为承载网的构架和优化提供一定思路。省层面的运营商承载网一般是按核心层、汇聚层、接入层进行架设，为了满足通信数据传输的需求，要结合当下的移动通信业务量进行承载网架设。当前移动通信网络数据传输业务量逐渐增多，给承载网带来了极大的压力。承载网要结合数据传输要求不断演化，突破原有技术限制，从而优化自身的功能。5G时代背景下，承载网架设正朝着低延时、高可靠性的方向发展。在5G数据传输环境发生巨变的时代，数据的流向更加复杂，很多传输业务对延时性的要求极高，对承载网的构架也提出了新的要求[1]。5G网络环境下，基站对回传带宽的需求大大增加，目前承载网络的环境和容量都难以满足数据传输的需求。同时，5G网络环境下的其他业务对承载网也提出了更高的要求，如切片服务、大容量传送、超低时延、快速开通以及SLA可承诺等。

2 4G/5G传输技术的分析

2.1 IPRAN技术

目前中国电信的4G网络主要以IPRAN作为移动回传业务的承载技术，通过分组传送的方式，借助IP/MPLS协议和关键技术对移动业务的传送提供3层IP，同时借助动态路由协议对业务分发标签以实现数据的转发。IPRAN技术在实际的应用过程中可以完成网络承载，同时也可以保证其他业务的有效开展，将网络资源整合在一起，提升了网络的运行效率。中国电信应用IPRAN有以下优势：网络3层功能是完整且成熟的，其主要由路由器和交换机组构成，通过这两个构件实现了IP信息的3层网络架构，构成了3层数据转发体系。同时这一技术的应用还形成了MPLS 3层功能、MPLS VPN功能和3层组播功能，业务十分灵活且具有较好的开发性和延展性。尤其是IPRAN还具有统计复用的功能，结合网络需求对4G网络承载网进行了扩容，满足了业务增长的需求。从当下承载网的功能和环境来看，IPRAN要从多个方面进行优化才能满足大容量、低延时等网络信息传输需求。为此，中国电信引入了新型IPRAN技术，并更新了设备。新型IPRAN技术在容量、宽带传输、低延时性等方面都有明显的优势，主要原因是引入了分段路由（Segment Routing，SR）和EVPN（Ethernet Virtual Private Network）技术[2]。全新的SR技术和新型IPRAN控制器结合在一起，在实际应用中可以结合业务需求和网络环境对信息传输路径进行动态调整和优化，实现信息转发业务的优化和简化，提升传输效率[3]。

2.2 PTN技术

中国移动选择的4G回传业务承载技术是分组传送技术，应用分组传送技术实现信息的传输。其中信息的传输以以太网传输为基础，通过两层传输通道PTN对信息路径进行分类，PTN通道的信息传送是透明的，其传输路径和信息标签都是非动态的。在PTN网中，中国移动主要应用MPLS-TP技术。PTN网络的数据传输效率高、容量大且安全性较高，传输业务简单明了，省去了很多传输的中间环节，不需要借助复杂的IP功能和命令也能将控制层和客户分离出来实现单独运行，能够满足多种传输业务的承载需求。5G网络环境对基站间的信息交换、大量信息的传输连接、低延时等要求较高，在技术优化路径上要减少以往网络中的控制面、信息传输路径。PTN网络在性能和容量上不能满足业务传输需求，中国移动为了突破5G网络建设的阻碍，在PTN网络的基础上引入了切片分组网（Slicing Packet Network，SPN）技术。新型切片分组网技术仍旧以以太网作为信息传输的主要构架，具有前传、中传和回传的功能，其核心和中国电信一样，也是引入了SR技术，但同时也引入了FlexE接口、切片通道层（Slicing Packet Layer，SCL）网络技术等[4]。SCL网络技术的应用打开了网络、切片业务提供端到端的通道，明显降低了信息传输的时延且支持网络的重组和切片，可以满足5G的低时延等需求。SPN网络技术是在PTN传输技术的基础上进行创新和拓展，满足了5G通信网络的多个要求。借助FlexE技术对网络进行切分，构建独立的网络端口，打通业务传输的快速通道，在端口捆绑和时隙交叉技术的应用下满足多项业务的同时运行需求，提升了信息传输的效果[5]。

3 5G承载网构建面临的挑战

3.1 带宽需求

和4G网络基站相比，5G网络基站要处理的信息数量极其庞大。为了处理这些庞大的信息，需要增扩网络容量。对于当下网络接入层来说，庞大的信息量需要更大的宽带。通过搭建5G网络的承载网，在宽带的规划上要尽量考虑无线网络的需求，从而提升基站的适应性和容量。

3.2 连接需求

优化5G网络的承载网，首先要突破连接技术。5G网络引入了超密集组网技术，基站密度极高。超密集组网技术提升了基站间的协同能力，使5G网络的信息流量大大提升，其核心网络在信息储存和处理上更靠近无线侧，导致信息流量进一步加大。目前的网络环境已经难以满足5G网络的需求，要结合实际情况优化和调整网络构架。

3.3 网络切片功能

在5G业务数量激增的背景下，要想满足用户不同的业务场景需求，就要创新网络环境和功能，通过网络切片实现多个业务场景划分。在构架5G网络的过程中，要在现有网络技术的基础上对网络功能进行优化，构建切片化的运营环境，从而实现网络信息的共享。

4 5G时代承载网的建设思路

在发展5G网络的过程中，2G、3G、4G网络将会并存且会持续一段时间。即便后期5G网络发展成熟，4G和5G网络也会长期并存，并实现协调发展。在承载网的建设过程中，结合实际业务流量和类型推算建设要点，在保证一定建设效益的同时推动5G网络的发展。当然5G网络的建设也会经历一个长期过程，需要循序渐进的推进，初期以适度超前建设为主，中后期以稳定发展为主。

4.1 网络结构

5G承载网是网络体系中的基础网，是无线接入网和核心网连接的桥梁，可以满足网络连接的调度需求，为组网实施保护并实现网络的控制，同时还为网络的运行提供了大带宽、低时延、高同步等方面的保障。5G承载网具备差异化的网络切片性能，网络切片的设置涉及面广，要连接终端、无线等，并要实现协同管控。通过资源切片，管理控制平面的切片能为5G业务提供差异化的协议保障服务。承载网可以按照省级骨干网、省内核心层、汇聚层以及接入层进行构架。省级骨干网由运营商集团进行规划架设，核心网采用口字形进行组网，其他层采用环形结构进行组网。接入网在组网过程中受到现实因素的限制不能控制时，可以采用环带链的形式进行组网。

4.2 带宽规划

5G带宽规划主要有分布式接入网和集中式接入网，而分布式接入网又分为大、中、小3种规划模式。分布式接入网大型规模要借助集中单元（Centralized Unit，CU)云化和分布单元（Distributed Unit，DU）池化集中部署；集中式接入网的应用一般较少，单基站峰值带宽为10 Gb/s。回传网络要结合基站进行规划，要保证基站在达到传输峰值时仍旧可以运行，其中由于不同地区的流量不同，因此还要进行差异性规划。对于传输业务流量较大的区域，可以采用50GE接入环，且每一个接入环都要设计20～30个共享基站；对于传输业务流量较低的地区，可以采用10GE的接入环，每一个接入环设置10个左右的共享基站即可满足业务需求。在规划接入环时，要将其和无线网紧密连接在一起，从而合理预测流量，并提升网络的可扩展性。