05G承載網(wǎng)的需求與架構(gòu)分析

　　【摘要】 本文簡要概述了5G承載網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)帶寬、超低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)切片、時(shí)針同步、靈活性能以及智能管控上的需求，并對(duì)該承載網(wǎng)SDN架構(gòu)、轉(zhuǎn)發(fā)平面、網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)、CRAN架構(gòu)以及同步組網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行了分析，對(duì)其中的大帶寬技術(shù)、超低時(shí)延技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)以及時(shí)針同步技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)展開了深入地探討。

　　【關(guān)鍵詞】 5G承載網(wǎng) 需求分析 架構(gòu)分析

　　引言：

　　在信息高速發(fā)展的時(shí)代下，5G承載網(wǎng)在該環(huán)境中不斷成熟，并且體現(xiàn)諸多優(yōu)勢，該技術(shù)被逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中，能夠滿足當(dāng)前大多數(shù)通信運(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｔ谄鋵?shí)際的應(yīng)用之中需要對(duì)該承載網(wǎng)的需求與架構(gòu)予以重視，只有滿足其需求、完善其架構(gòu)，才能夠確保5G承載網(wǎng)獲得更好的運(yùn)行效果。

　　一、5G承載網(wǎng)的需求

　　1.1網(wǎng)絡(luò)帶寬

　　5G承載網(wǎng)造部署時(shí)較低的成本需求與其靈活演進(jìn)的特點(diǎn)使其具備較大的商業(yè)價(jià)值。使用無線基站推導(dǎo)的公式可以測算出5G承載網(wǎng)的接入環(huán)需要控制在50GE～100GE之間，其匯聚環(huán)應(yīng)當(dāng)在200GE～400GE之間。要想加強(qiáng)5G業(yè)務(wù)功能，必須要最大限度提升其無線頻譜效率和相應(yīng)基站的峰值帶寬，同時(shí)需要關(guān)注其均值帶寬的提升狀態(tài)。

　　1.2超低時(shí)延

　　uRLLC作為5G主要應(yīng)用的場景之一，其能夠節(jié)省大量的工作時(shí)間，將其勞動(dòng)效率大大提高，改善生產(chǎn)產(chǎn)品的良品率，將溝通的體驗(yàn)進(jìn)一步升級(jí)，在無人駕駛、VR體驗(yàn)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超低時(shí)延做出了相關(guān)規(guī)定，低時(shí)延相關(guān)的業(yè)務(wù)必須要滿足其時(shí)延低于1ms的條件。

　　1.3網(wǎng)絡(luò)切片

　　作為數(shù)字信息社會(huì)的重要賦能技術(shù)和功能網(wǎng)絡(luò)，5G的定位早已不再局限于通信手段，其作為功能性網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)字信息時(shí)代已然成為了物聯(lián)基礎(chǔ)，其應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)場景較多，服務(wù)的等級(jí)具有較大的指標(biāo)差異，即便商業(yè)模式有非常大的差異，其業(yè)務(wù)流量也能夠在同片網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)引導(dǎo)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要作用，其將基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)切分成大量子網(wǎng)絡(luò)，其子網(wǎng)絡(luò)的功能各不相同，能夠切實(shí)多種業(yè)的需求。因此5G承載網(wǎng)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片的應(yīng)用進(jìn)行滿足[1]。

　　1.4時(shí)針同步

　　以5G網(wǎng)絡(luò)為支撐的多項(xiàng)業(yè)務(wù)大多需要滿足高精度同步，其中囊括了高精度定位、高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及時(shí)延精確測量等業(yè)務(wù)。其時(shí)間同步的精度關(guān)系著定位的精度。當(dāng)其定位精度需要達(dá)到3m時(shí)的，空口信號(hào)能夠接受的最大偏差為10ns，若要定位精度達(dá)到m級(jí)，其對(duì)應(yīng)的空口信號(hào)能夠接受的最大偏差為3ns。

　　1.5靈活性能

　　5G承載網(wǎng)核心的虛擬化、SD等技術(shù)對(duì)其靈敏性的需求更大。為了確保突發(fā)業(yè)務(wù)能夠得到合適的承載，傳送網(wǎng)需要將L3沉放于UPF、MEC機(jī)房，按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中流向不同的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，更靈敏地處理網(wǎng)絡(luò)流量，應(yīng)對(duì)路由功能，將客戶的體驗(yàn)感受大大提升并將帶寬的實(shí)際使用效率提高。

　　1.6智能管控

　　5G承載網(wǎng)需要滿足諸多功能需求，為了更好地應(yīng)對(duì)需求，需要使用SDN技術(shù)進(jìn)行配合，以提升5G承載網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的效率，將OPEX大幅度減輕。隨著功能需求的逐漸擴(kuò)大，運(yùn)營商迫切需要5G承載網(wǎng)滿足智能管控。實(shí)現(xiàn)智能管控需求的技術(shù)有Telemetry技術(shù)，其可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，該技術(shù)擁有的數(shù)據(jù)采樣能力非常高，能夠到達(dá)毫秒級(jí)的水平。同時(shí)其推送模式的智能化還可以確保數(shù)據(jù)的匯報(bào)及時(shí)、可靠、精確，獲得全面、有效的監(jiān)控信息，更有利于應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

　　二、5G承載網(wǎng)的架構(gòu)

　　2.1 SDN架構(gòu)

　　SDN架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)管理員能夠在控制臺(tái)中對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整，不用直接接觸交換機(jī)。服務(wù)器連接設(shè)備的方式不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)造成影響，集中式類型的SDN控制器能夠?qū)粨Q機(jī)下達(dá)指示，任何需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的地方都能夠獲得相應(yīng)服務(wù)。比較具有典型性的SDN架構(gòu)主要包含三層架構(gòu)，第一層為應(yīng)用層，第二層為控制層，第三層為基礎(chǔ)設(shè)施層。應(yīng)用層中囊括了各項(xiàng)電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及其網(wǎng)絡(luò)功能，控制層代表著集中類型的控制器軟件。此類控制器通常長期駐留于服務(wù)器，對(duì)整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的策略與產(chǎn)生的流量進(jìn)行管理。基礎(chǔ)設(shè)施層由物理交換機(jī)構(gòu)建而成。其作為網(wǎng)絡(luò)硬件具有將SDN數(shù)據(jù)路徑實(shí)現(xiàn)并完成實(shí)際流量轉(zhuǎn)發(fā)的功能。

　　2.2轉(zhuǎn)發(fā)平面

　　5G承載網(wǎng)的主要組成部分是省內(nèi)干線以及城域網(wǎng)，其中城域網(wǎng)的接入層包含前傳網(wǎng)絡(luò)與中回傳網(wǎng)絡(luò)，其提供前傳CPRI/e CPRI類型的接口，也提供中傳 F1類型的接口，回傳類型的N2、N3 接口也在其提供范圍之內(nèi)，其核心層、匯聚層以及省骨干網(wǎng)不但要承擔(dān)回傳基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的功能，還要供給核心網(wǎng)中某些設(shè)備的N4、N6、N9類型的接口[2]。

　　2.3網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)

　　5G承載網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的協(xié)同管控，其網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)需要滿足以下要求。首先，確保提供的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)靈敏便捷，在5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)云化后，應(yīng)當(dāng)快速地響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)配置;供應(yīng)通信設(shè)備需要具備即插即用的方便特性，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的規(guī)劃部署，自動(dòng)化業(yè)務(wù)應(yīng)當(dāng)滿足分鐘級(jí)別。其次，確保靈活控制端到端的網(wǎng)絡(luò)，此技術(shù)能夠幫助業(yè)務(wù)跨層次實(shí)現(xiàn)，跨區(qū)域進(jìn)行業(yè)務(wù)部署并對(duì)其進(jìn)行有效的運(yùn)行維護(hù)。再次，合理管控網(wǎng)絡(luò)切片，按照業(yè)務(wù)賦予的不同功能請(qǐng)求，為客戶及時(shí)提供切片管理服務(wù)，例如自動(dòng)化部署網(wǎng)絡(luò)切片、隔離切片資源等管理式服務(wù)。最后，進(jìn)行智能化運(yùn)維。落實(shí)智能化運(yùn)維功能，把客戶的實(shí)際需求當(dāng)做架構(gòu)宗旨，在大數(shù)據(jù)的智能分析下，對(duì)故障進(jìn)行智能化處理和監(jiān)測。

　　2.4同步組網(wǎng)架構(gòu)

　　5G承載在同步組網(wǎng)時(shí)大多沿用4G方案，其主要技術(shù)為逐點(diǎn)物理層同步。改同步網(wǎng)絡(luò)的具體傳遞方向一般為從左往右。具備高精度效果的時(shí)間服務(wù)器作為源頭設(shè)備通常采用衛(wèi)星授時(shí)來獲取精度較高的時(shí)間同步信號(hào)以控制5G同步網(wǎng)的祖時(shí)鐘功能。此類具備高精度效果的時(shí)間服務(wù)器需要滿足的性能指標(biāo)應(yīng)滿足ITU-TG.8272.1的性能指標(biāo)，5G組網(wǎng)中，重新劃分了無線接入網(wǎng)側(cè)的相關(guān)功能，對(duì)前傳中以太網(wǎng)e CPRI類型接口的使用進(jìn)行了規(guī)范。

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