5G承载网面临的挑战及建网方案探讨

闫峰

中国电信唐山分公司 河北 唐山 063000

1 5G承载网关键技术

1.1 SR（Segment Routing）分段路由技术

使用源路径选择机制，封装源节点预先分配的SID（段标识符）。当消息通过SR节点时，该节点根据消息的SID转发消息。除源节点外，其他中间节点不需要维护它们支持的路径信息。由于SR入口节点对SR报头中的路径信息进行编码，传输节点不需要维护关于其支持的每条路径的信息，而只需要它们对其进行处理[1]。在数据包报头中找到的段标识符将数据包从当前段转发到下一段。SR技术的应用简化了MPLS控制协议，减少了资源占用，简化了网络运行维护和管理，增强了路径调整和控制能力。与MPLS相比，它更易于实现、扩展和部署。

1.2 网络操作技术

随着高科技的普及和实时传输，人们可以更清晰、更快地接收网络信息。高速的通信方式和手段将给网络带来极大的便利。在过去，比较传统的IP/TCP网络是基于位置网络来实现通信的。通过分析，这些海量数据能够满足人们的实际需求。事实上，ICN网络是媒体实时传播与信息Web服务的结合[2]。网络运营技术主要以信息为中心，以网络更新技术为核心，不断更新网络协议和主机地址，使路由器能够缓存各种信息数据，同时还具有更多的信息传播功能，从而促进计算机网络状态更好。在通信期间，网络运营技术意味着信息需要匹配。利用传统的IP网络地址，用户可以经常接收到所需的信息资源，屏蔽一些垃圾信息，增强用户的网络体验效果。

1.3 超低时延技术

承载网络中的时延主要由光传输时延和设备转发时延决定，光传输距离是造成时延的主要因素。因此，缩短传输距离可以有效地减少端到端延迟。通过业务网关下沉、计算边缘化等措施可以缩短传输距离。减少设备的转发延迟主要通过优化网络结构、减少转发节点以及使用FlexE优化设备本身的转发延迟来实现。对于自动驾驶、远程医疗和其他对时间延迟敏感的RLLC服务，如何将时延减小到所需的范围对于业务的发展非常重要。在实现超低延迟时，经常考虑可靠性。

1.4 全双工技术

就通信技术的要求而言，相同的频率和时间可以保证通信的更快传播。就目前的技术而言，无线通信网络架构在终端的对接和传输会给全双工技术带来很大的干扰问题。近年来，网络通信工作中经常出现由技术问题引起的信号干扰，不能有效地满足网络传输的要求，无法对双向传输中的不同频率和时间进行有效集成，没有明确的时间和空间定义。根据全双工技术的理论知识，需要配置的网络资源存在很多问题，例如浪费。据不完全统计，这种浪费将严重影响整个网络资源。全双工通信技术实施后，他表示覆盖范围可以进一步扩大，但也对技术人员提出了更高的要求。只有集成MIMO技术，才能减少网络中的信号干扰问题，使网络资源分配更加合理，具有更强的局部稳定性和更准确的分析。

2 5G承载网面临的挑战

2.1 5G网络架构演变

在5G前端传输网络中，它从原来的BBU和RRU两级架构演变为CuDuAAU三级网络架构。根据网络和业务需求，Cu和Du可以组合或分离。根据不同的网络需求和部署需求，5Gran三层网络架构在实际部署中采用了多种形式和场景。5G核心网将根据应用场景的要求部署在不同的位置。其中，控制机可集中部署（区域集中或省级集中），用户机可根据需要集中或分散部署。5G网络架构的演变对机房、管道、光缆、光纤分发点和其他资源的融合提出了挑战。

2.2 5G业务指标的影响

5G业务流的多样化需要更加灵活的网络连接。为了提高embB业务的单站带宽，要求5G承载网提供更大的管道，接入层需要单站接入大于25Ge，汇聚层需要100ge[3]。urllc业务1ms的超低时延要求通过架构优化实现灵活连接，5G核心网网关下沉和mec下沉，城域网L3功能下沉，满足灵活流量调度的要求。5G网络和业务的复杂性要求高效、智能的运营和维护。需要引入SDN，实现控制与转发的分离，提高网络的集中控制能力，提高5G网络的运维能力。

2.3 现网大部分设备不具备演进能力

核心汇聚层：以10GE线路带宽为主，不支持100GE及以上接口速率占比大；汇聚层设备利用率较高，后续扩容改造工作存在较大困难；现网没有FlexE接口，不具备SR、IPv6功能。接入层GE环网带宽无法满足5G业务需求，带宽升级难度高；接入层大部分设备老旧，无法演进升级支持SR、IPv6等功能。现网PTN老旧设备多，5G演进能力不足，需要进行大量设备替换。

2.4 5G业务部署对4G现网业务影响大

4G业务采用L2+L3方式，5G业务采用HoVPN到边缘部署，现网设备需要配置IGP协议、IP地址以及部署SCN通道，不同业务的开通以及维护对运维工作提出的要求非常高。核心汇聚层具备升级能力的设备需要更换线卡以支持FlexE，设备升级会影响现网4G业务运行；同时，5G承载网需要引入IGP以及SR动态协议，动态改造的业务部署对现网挑战巨大。

3 5G承载网的建设策略

3.1 管理控制平面

对于5G承载网而言，SDN结构是运营中最重要的一种结构，从而使其成为更有效的控制和管理手段。同时，我们还需要根据实际需要，合理配置更多的服务和网络资源，以实现统一管理，助力智能发展[4]。在相同的管理能力下，需要对多层管理信息进行建模，集中管理多个领域的业务能力，并在每个网络层给出相应的技术手段。对于不同的控制系统和技术，必须进行统一管理，使不同地区、不同层次的网络能够集中管理和控制，提高自动化功能。

3.2 5G承载SPN新平面建设建议

初期：资源储备阶段，小规模试点。重点梳理现有网络机房、电力、光缆等基础资源，储备新SPN新平面的基础资源。通过当前网络的中试，提前了解SPN技术和方案，明确目标网络架构，储备规划、运维知识。中期：规模建设阶段。重点建设完善的SPN新平面核心融合层，确保未来五年业务承载能力。接入层根据基站业务的需要进行建设，网络建设可根据基站规划进行。根据50ge/100ge的价格，接入层选择对网络性价比最高的速率，设备选择应具备100ge的能力。结束阶段：业务成熟度部署期。在一期、二期基础上继续发展，逐步将核心汇聚层带宽提升至400ge，接入层带宽提升至100ge，利用网络切片技术实现不同业务之间的隔离，逐步引入AI，实现意向驱动网络，进一步提高网络的智能化。

3.3 IPRAN演进介绍

IPRAN是业界主流的移动回传业务承载技术，在3G和4G时代发挥了重要作用。IPRAN的带宽具有统计复用的特点，在4G时代只要进行适当扩容即可满足多年业务增长需求。但在5G时代，业务量快速增长，现有的IPRAN能力无法满足业务发展，因此IPRAN技术需要从多维度进行革新，目前已经演进到2.0版本，也就是增强IPRAN。IPRAN2.0在端口接入能力、交换容量方面有了明显的提升。此外，在基于SR的隧道技术、基于FlexE的切片承载技术、智能维护技术等方面都有很大的创新和优化。目前，IPRAN的应用运营商有中国电信和中国联通。

3.4 转发平面

结合5G承载网的特点，转发平面也是关键技术节点。它具有多级网络结构，可以在每个平面上承载相应的业务工作。根据目前不同端点的分层架构，5G承载网络分为多个分支和主线，其中不同的领域也由不同的部分组成。接入、融合和核心。接入主网线路时，可分为环网和其他两级对应的网络，也可借助双上行链路网络实现业务工作，并可借助光纤资源进行辅助[5]。对于差异较大的网络服务，网络中有一个集中的管道隔离技术，这也使得网络连接服务能够有效输出，确保每个客户的业务能够实现高效传输，也使得5G技术的功能更加丰富。5G技术可以根据新的要求进行改革创新，实现基于4G承载网的高效升级，保证新技术优势更好的发挥和延续，更好地提升承载网的作用。

3.5 5G同步网

在5G承载网络当中，能够实现网络同步也是非常重要的，能够促使业务工作开展更加精准，并且在基本业务的要求内能够得到一定的满足度。基于支撑业务的需求就是为了保障基本业务得到有效的运行，在各个领域当中将每个核心节点进行高度匹配，使其能够得到更好的提升。具体采用的是PRTC/ePRTC，在网络方面也有了更全面的提升，能够合理运用传输方式，让传输效果达到更好的提升，并且有效的提升传输端的同步传输，保证各项业务的正常开展。

3.6 建设方案对比

目前中国广电与中国移动已经签署了“5G战略”合作协议，现阶段广电该采用何种技术来建设5G承载网，需要深入探讨研究。承载网共建共享有两种模式，分为共享承载和独立承载。共享承载是指基站只连接到某一方运营商的承载网上，在骨干或汇聚层再实现运营商之间的互联互通[6]。独立承载是指基站同时连接到多个运营商承载网，共享的只有无线网部分，整个传输网独立而不共享。共享承载模式的优点是建设周期短、投资成本低，可实现5G网络的快速部署，有利于5G业务的开通。但缺点也很明显，因为无法实现端到端的网络切片管理，业务路由无法达到最优化导致无法保证时延，从而影响某些5G业务的开展。如果中国广电与中国移动的共建共享采用这种模式的话，考虑到中国移动使用的是SPN技术，广电应尽量使用相同技术建网，设备兼容性好，有利于两张网络的对接，更便于网络后期的运维和业务的开展。这种模式比较适合业务量低的二三线城市，可以共享友商的承载网而实现5G业务的快速开通，又能减少建网和运维成本。某些地区如果已经部署了PTN网络，可充分考虑利旧（在网设备普遍具备向SPN演进的能力），与5G承载网融合建设成为一张网络，用于承载5G基站业务，进一步节省建设成本[7]。如果采用独立承载模式与中国移动合作，则不存在不同承载技术的对接问题，在业务发达地区建议采用该模式。这种模式下，可能IPRAN更适合作为5G承载网技术。因为除了中国移动，其他运营商都采用IPRAN技术，IPRAN使用范围广，而且IPRAN的路由器具备灵活多连接的特性，可以很容易地与IP城域网或集客专网进行对接。在5G建设初期，如果考虑需要承载存量L2/L3VPN业务的话，IPRAN方案优于SPN。

4 结束语

由于SPN技术是在PTN基础上演进而来，是以传输为基础，融合了数通的优势，所以网络配置以静态配置为主，动态路由方面欠佳，三层业务支持较弱，但支持L1层硬隔离，可提供类似于SDH的业务。而IPRAN以路由器为基础，融合了传输的优势，其核心还是路由器，能够支持IGP/BGP等动态路由协议，可以很好地兼容MPLS/VPLSVPN等三层业务。