05G承載網的需求與架構分析

　　【摘要】 本文簡要概述了5G承載網在網絡帶寬、超低時延、網絡切片、時針同步、靈活性能以及智能管控上的需求，并對該承載網SDN架構、轉發平面、網絡管控架構、CRAN架構以及同步組網架構進行了分析，對其中的大帶寬技術、超低時延技術、網絡切片技術以及時針同步技術等關鍵技術展開了深入地探討。

　　【關鍵詞】 5G承載網 需求分析 架構分析

　　引言：

　　在信息高速發展的時代下，5G承載網在該環境中不斷成熟，并且體現諸多優勢，該技術被逐漸應用于各個行業之中，能夠滿足當前大多數通信運輸的需求。在其實際的應用之中需要對該承載網的需求與架構予以重視，只有滿足其需求、完善其架構，才能夠確保5G承載網獲得更好的運行效果。

　　一、5G承載網的需求

　　1.1網絡帶寬

　　5G承載網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價值。使用無線基站推導的公式可以測算出5G承載網的接入環需要控制在50GE～100GE之間，其匯聚環應當在200GE～400GE之間。要想加強5G業務功能，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，同時需要關注其均值帶寬的提升狀態。

　　1.2超低時延

　　uRLLC作為5G主要應用的場景之一，其能夠節省大量的工作時間，將其勞動效率大大提高，改善生產產品的良品率，將溝通的體驗進一步升級，在無人駕駛、VR體驗以及工業互聯網等新興產業中發揮著重要作用。國際標準對超低時延做出了相關規定，低時延相關的業務必須要滿足其時延低于1ms的條件。

　　1.3網絡切片

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

　　1.4時針同步

　　以5G網絡為支撐的多項業務大多需要滿足高精度同步，其中囊括了高精度定位、高速移動網絡覆蓋以及時延精確測量等業務。其時間同步的精度關系著定位的精度。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承載網核心的虛擬化、SD等技術對其靈敏性的需求更大。為了確保突發業務能夠得到合適的承載，傳送網需要將L3沉放于UPF、MEC機房，按照網絡設備中流向不同的網絡業務請求，更靈敏地處理網絡流量，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技術進行配合，以提升5G承載網實際運行的效率，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承載網滿足智能管控。實現智能管控需求的技術有Telemetry技術，其可以對網絡數據進行采集以實現遠程監控，該技術擁有的數據采樣能力非常高，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據的匯報及時、可靠、精確，獲得全面、有效的監控信息，更有利于應對突發狀況。

　　二、5G承載網的架構

　　2.1 SDN架構

　　SDN架構中，網絡管理員能夠在控制臺中對流量進行調整，不用直接接觸交換機。服務器連接設備的方式不會對網絡服務造成影響，集中式類型的SDN控制器能夠對交換機下達指示，任何需要網絡服務的地方都能夠獲得相應服務。比較具有典型性的SDN架構主要包含三層架構，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絡應用以及其網絡功能，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網絡中運行的策略與產生的流量進行管理。基礎設施層由物理交換機構建而成。其作為網絡硬件具有將SDN數據路徑實現并完成實際流量轉發的功能。

　　2.2轉發平面

　　5G承載網的主要組成部分是省內干線以及城域網，其中城域網的接入層包含前傳網絡與中回傳網絡，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，其核心層、匯聚層以及省骨干網不但要承擔回傳基礎網絡的功能，還要供給核心網中某些設備的N4、N6、N9類型的接口[2]。

　　2.3網絡管控架構

　　5G承載網需要實現多種業務的協同管控，其網絡管控架構的實現需要滿足以下要求。首先，確保提供的網絡業務靈敏便捷，在5G網絡實現云化后，應當快速地響應網絡配置;供應通信設備需要具備即插即用的方便特性，能夠實現智能化的規劃部署，自動化業務應當滿足分鐘級別。其次，確保靈活控制端到端的網絡，此技術能夠幫助業務跨層次實現，跨區域進行業務部署并對其進行有效的運行維護。再次，合理管控網絡切片，按照業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宗旨，在大數據的智能分析下，對故障進行智能化處理和監測。

　　2.4同步組網架構

　　5G承載在同步組網時大多沿用4G方案，其主要技術為逐點物理層同步。改同步網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星授時來獲取精度較高的時間同步信號以控制5G同步網的祖時鐘功能。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組網中，重新劃分了無線接入網側的相關功能，對前傳中以太網e CPRI類型接口的使用進行了規范。

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