摘要：5G有着超高速率以及可靠性高、超低延时等诸多优势，其应用必将会给人们带来巨大的便利。在进行5G通信的各项网络建设工作时，承载网的建设面临着很大的困难，与4G通信相比，其单站宽带提高了近100倍，并且在切片功能方面也面临着巨大的挑战。因而，当前研究5G网络的承载网的建设有着重要的意义。
关键词：网格化；5G承载网；应用
1 5G承载需求分析
1.1 大宽带
作为5G承载的关键技术与基础指标，大带宽是5G承载的显著特点。由于受到不同类型eMBB应用场景需求的影响，5G前传eCPRI将会达到25G。同时，对于单基站（低频3Cell）而言，在业务带宽方面也将达到3G到5G左右，并且中回传带宽也将高于2G。与4G基站相比，5G带宽将提高到原来的100倍左右。需要注意的是，如果需要对基站的配置参数做出进一步的提高，那么其带宽需求也将随之增加。
1.2 低时延
超低时延特点是5G网络的一个标志性特点，CPRI以及3GPP、NGMN等相关组织与部门，已经对于5G的时延技术指标做出了相应的规范与研究。一方面，3GPP对于eMBB业务时延方面的要求规定为4ms；另一方面，uRLLC对于业务时延方面的要求规定为0.5ms；此外，uRLLC对于业务前传的时延要求规定为20~30us之间。与4G基站的建设要求相比，时延数值已经提高了10倍左右。需要注意的是，在进行5G网络的建设时，其无线设备、传输距离以及设备的处理能力和时延指标之间也有着密不可分的关系。
1.3 网络切片
为满足5G网络不同类型的业务需求，需要借5G网络切片进行承载网的构建，通过将各种类型的网络资源以及业务功能有机的组织在一起，进而能够形成一个具有完整性、独立性以及自治性的运维虚拟网络（VN），这样一来就能够满足5G不同类型业务的需求。在进行虚拟网络的构建环节中，一项重要的技术就是进行管控功能的开发以及切片技术的应用。其中，SDN/NFV的主要任务是对不同类型网络、设备资源进行转换与抽象。在转发面中，网络切片的主要任务是对不同类型的业务流量进行逻辑隔离与分配，进而能够达到虚拟网络在差异化承载方面的诸多需求。对于5G承载而言，它不仅要满足不同等级的切片需求，同时还要支持层次化网络切片方案。比如，在开展uRLLC以及金融政企专线等相关业务时，要具备独享资源、可靠性高以及低时延等方面的要求。这种情况下，承载网络需要提供网络赢切片，并且切片要具备L1TDM隔离性能。
2 承载网建设的基本原则分析
2.1 满足经济高效性原则
5G技术的发展已经带动了各种新业务的出现，这会使得网络投资及规模建设逐渐扩大，承载网为5G技术发展的基础性网络，其中投资及建设量非常大，不能盲目性建设及投资。5G业务需求在未来发展中将会分阶段、分类型、分区域进行，所以承载网建设应该将业务实际发展作为基本导向，在需求量较大的地方进行承载网的建设，需求量较小或是无需求地方可以延缓建设，将业务组网汇聚实现。
2.2 持续性发展原则
5G承载网在建设过程中需要坚持持续演进原则，制定网络演进或发展战略。从整体上分析，在5G业务量不够大的基础上，主要为承载eMBB业务，例如可以利用IPRAN、PTN等进行现网投资保护。中期发展中对于5G业务量的增长，进行M-OTN等设备的投入。后期发展中，需要将物联网、专线、5G等综合性承载网络发展成熟。
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3 5G承载网的关键技术
3.1 光传送网技术
光传送网技术包含范围非常广，如中长距传输、光模块及ROADM全光网等。在短距离传输情况下，通常会选用强度调制以及直接检测（IM-DD）系统。可以预见，超频非相干技术在未来会得到广泛应用。该技术集成了成本更为低廉的器件以及DSP算法，从而达到（2倍、4倍或更高）传输带宽增长的目标。但在长距离、高速率传输场景下，相干技术的应用无法避免，但需降低技术应用成本。相干光通信是基于相干调制以及外差检测技术而实现的。前者指的是提供不同的信号，从而实现具有特定频率、相位的光载波。激光就是一种相干光。采用外差检测技术时，将激光和信号光同时提供给光混频器，对二者予以混频处理，从而获取一个新的中频信号。该信号的参数和原信号光是直接相关的。
5G承载网将会大规模引入ROADM设备来实现网络节点之间的光层直通，提高网络智能化水平以及大幅降低时延。ROADM支持光层以波长作为颗粒的交叉连接与业务分叉复用，其主要优势在于功耗低、业务速率可见等。最初ROADM系统是二维形式，如今已经发展到PXC（PhotonicCrossConnectSystem）系统，内部构造中包括了穿通层、上下路层及光通道格栅。整个发展过程中，ROADM系统的灵活性程度有了很大的提高，能够在光通道层中进行灵活地交叉调度。PXC系统应用的最核心技术是弹性栅格。经典DMDM技术应用各式各样分合波器件，如Mux、De-mux及ROADM等，均以不变带宽栅格定义为基础，如50/100GHz。但在可变带宽网络中，为了使网络资源利用率和数据传输速度达到良好平衡，系统基于各种信号的需求进行带宽的分配。因此，必须对全部分合波器件带宽分配展开不断调整。
3.2 FlexE灵活以太网技术
FlexE基于时隙调度实现SDH-like隔离：FlexE基于传统以太网轻量级增强，引入FlexEShim（时隙化技术），实现业务的隔离和捆绑，提供刚性管道，有别于VLAN、VPN等提供的协议级隔离。基于64/66bit块构成时隙，将TDM交换与分组交换融合。SE交叉和分组交叉：基于FlexE的交换，与分组交换平面之间物理隔离，确保FlexEChannel业务安全。FlexE和DWDM的一并应用，使带宽能够更加自由的扩展和分割。FlexE支持通过多个接口绑定提供超过接口速率的带宽；FlexE+DWDM不仅提供单纤大带宽能力，同时结合DWDM波道灵活增加按需平滑扩带宽。
3.3 段路由技术
段路由（SR）技术是一种源路由技术，主要包括SR-TP和SR-BE，用于优化IP-MPLS的网络能力，从而改善网络可扩展性，并大大降低TE、FRR等功能实现难度。
SR-TP隧道技术具有SDN集中管控、面向连接的特点。于SR-TE邻接标签的栈底插入一层标志业务连接的通路段标识（PathSID），达到双向隧道目的。SR-TP实现了MPLS-TP端到端OAM保护能力，能够在面向连接业务承载情况下使用。
SR-TE是一种使用SR作为控制信令的新型的MPLSTE隧道技术，集成了SR-TE的隧道，能够基于首节点的MPLS标签对报文在网络里面的传输路径进行控制，利用一条路径的多条LSP共享该链路标签。SR-BE隧道利用IGP协议自动扩散SR节点标签生成，能够于IGP域内生成全互联隧道连接。在SPN网络中，用户能够利用网管或控制器对节点标签予以分配。SR-BE隧道集成了和拓扑无关的无环替代链路保护机制（TE-LEA），在eX2等业务承载方面有着广泛用途。
结束语
总体而言，5G承载网并不是对带宽的简单升级，其更加注重于无线网、核心网之间的密切协同，这样一来才能为用户提供一个灵活性更高、可靠性更强、时延更低的承载网络。
参考文献
[1]赵文玉.5G对承载网提出众多变革多种方案争奇斗艳[J].通信世界，2017（27）：53-54.
[2]IMT-2020（5G）推进组.5G承载网络架构和技术方案[Z].IMT-2020（5G），2018.
论文作者:余蕾
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/18
标签：网络论文; 业务论文; 带宽论文; 技术论文; 切片论文; 时延论文; 需求论文; 《基层建设》2019年第23期论文;