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)絡帶寬、超低時延、網(wǎng)絡切片、時針同步、靈活性能以及智能管控上的需求，并對該承載網(wǎng)SDN架構(gòu)、轉(zhuǎn)發(fā)平面、網(wǎng)絡管控架構(gòu)、CRAN架構(gòu)以及同步組網(wǎng)架構(gòu)進行了分析，對其中的大帶寬技術(shù)、超低時延技術(shù)、網(wǎng)絡切片技術(shù)以及時針同步技術(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)被逐漸應用于各個行業(yè)之中，能夠滿足當前大多數(shù)通信運輸?shù)男枨蟆Ｔ谄鋵嶋H的應用之中需要對該承載網(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)獲得更好的運行效果。

　　一、5G承載網(wǎng)的需求

　　1.1網(wǎng)絡帶寬

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

　　1.2超低時延

　　uRLLC作為5G主要應用的場景之一，其能夠節(jié)省大量的工作時間，將其勞動效率大大提高，改善生產(chǎn)產(chǎn)品的良品率，將溝通的體驗進一步升級，在無人駕駛、VR體驗以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。國際標準對超低時延做出了相關(guān)規(guī)定，低時延相關(guān)的業(yè)務必須要滿足其時延低于1ms的條件。

　　1.3網(wǎng)絡切片

　　作為數(shù)字信息社會的重要賦能技術(shù)和功能網(wǎng)絡，5G的定位早已不再局限于通信手段，其作為功能性網(wǎng)絡，在數(shù)字信息時代已然成為了物聯(lián)基礎，其應對業(yè)務場景較多，服務的等級具有較大的指標差異，即便商業(yè)模式有非常大的差異，其業(yè)務流量也能夠在同片網(wǎng)絡實現(xiàn)。網(wǎng)絡切片對引導數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要作用，其將基礎的物聯(lián)網(wǎng)絡切分成大量子網(wǎng)絡，其子網(wǎng)絡的功能各不相同，能夠切實多種業(yè)的需求。因此5G承載網(wǎng)需要對網(wǎng)絡切片的應用進行滿足[1]。

　　1.4時針同步

　　以5G網(wǎng)絡為支撐的多項業(yè)務大多需要滿足高精度同步，其中囊括了高精度定位、高速移動網(wǎng)絡覆蓋以及時延精確測量等業(yè)務。其時間同步的精度關(guān)系著定位的精度。當其定位精度需要達到3m時的，空口信號能夠接受的最大偏差為10ns，若要定位精度達到m級，其對應的空口信號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)對其靈敏性的需求更大。為了確保突發(fā)業(yè)務能夠得到合適的承載，傳送網(wǎng)需要將L3沉放于UPF、MEC機房，按照網(wǎng)絡設備中流向不同的網(wǎng)絡業(yè)務請求，更靈敏地處理網(wǎng)絡流量，應對路由功能，將客戶的體驗感受大大提升并將帶寬的實際使用效率提高。

　　1.6智能管控

　　5G承載網(wǎng)需要滿足諸多功能需求，為了更好地應對需求，需要使用SDN技術(shù)進行配合，以提升5G承載網(wǎng)實際運行的效率，將OPEX大幅度減輕。隨著功能需求的逐漸擴大，運營商迫切需要5G承載網(wǎng)滿足智能管控。實現(xiàn)智能管控需求的技術(shù)有Telemetry技術(shù)，其可以對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行采集以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，該技術(shù)擁有的數(shù)據(jù)采樣能力非常高，能夠到達毫秒級的水平。同時其推送模式的智能化還可以確保數(shù)據(jù)的匯報及時、可靠、精確，獲得全面、有效的監(jiān)控信息，更有利于應對突發(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)絡管理員能夠在控制臺中對流量進行調(diào)整，不用直接接觸交換機。服務器連接設備的方式不會對網(wǎng)絡服務造成影響，集中式類型的SDN控制器能夠?qū)粨Q機下達指示，任何需要網(wǎng)絡服務的地方都能夠獲得相應服務。比較具有典型性的SDN架構(gòu)主要包含三層架構(gòu)，第一層為應用層，第二層為控制層，第三層為基礎設施層。應用層中囊括了各項電信網(wǎng)絡應用以及其網(wǎng)絡功能，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器，對整個5G網(wǎng)絡中運行的策略與產(chǎn)生的流量進行管理。基礎設施層由物理交換機構(gòu)建而成。其作為網(wǎng)絡硬件具有將SDN數(shù)據(jù)路徑實現(xiàn)并完成實際流量轉(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)絡與中回傳網(wǎng)絡，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)不但要承擔回傳基礎網(wǎng)絡的功能，還要供給核心網(wǎng)中某些設備的N4、N6、N9類型的接口[2]。

　　2.3網(wǎng)絡管控架構(gòu)

　　5G承載網(wǎng)需要實現(xiàn)多種業(yè)務的協(xié)同管控，其網(wǎng)絡管控架構(gòu)的實現(xiàn)需要滿足以下要求。首先，確保提供的網(wǎng)絡業(yè)務靈敏便捷，在5G網(wǎng)絡實現(xiàn)云化后，應當快速地響應網(wǎng)絡配置;供應通信設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，自動化業(yè)務應當滿足分鐘級別。其次，確保靈活控制端到端的網(wǎng)絡，此技術(shù)能夠幫助業(yè)務跨層次實現(xiàn)，跨區(qū)域進行業(yè)務部署并對其進行有效的運行維護。再次，合理管控網(wǎng)絡切片，按照業(yè)務賦予的不同功能請求，為客戶及時提供切片管理服務，例如自動化部署網(wǎng)絡切片、隔離切片資源等管理式服務。最后，進行智能化運維。落實智能化運維功能，把客戶的實際需求當做架構(gòu)宗旨，在大數(shù)據(jù)的智能分析下，對故障進行智能化處理和監(jiān)測。

　　2.4同步組網(wǎng)架構(gòu)

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

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