05G承载网的需求与架构分析

　　【摘要】 本文简要概述了5G承载网在网络带宽、超低时延、网络切片、时针同步、灵活性能以及智能管控上的需求，并对该承载网SDN架构、转发平面、网络管控架构、CRAN架构以及同步组网架构进行了分析，对其中的大带宽技术、超低时延技术、网络切片技术以及时针同步技术等关键技术展开了深入地探讨。

　　【关键词】 5G承载网 需求分析 架构分析

　　引言：

　　在信息高速发展的时代下，5G承载网在该环境中不断成熟，并且体现诸多优势，该技术被逐渐应用于各个行业之中，能够满足当前大多数通信运输的需求。在其实际的应用之中需要对该承载网的需求与架构予以重视，只有满足其需求、完善其架构，才能够确保5G承载网获得更好的运行效果。

　　一、5G承载网的需求

　　1.1网络带宽

　　5G承载网造部署时较低的成本需求与其灵活演进的特点使其具备较大的商业价值。使用无线基站推导的公式可以测算出5G承载网的接入环需要控制在50GE～100GE之间，其汇聚环应当在200GE～400GE之间。要想加强5G业务功能，必须要最大限度提升其无线频谱效率和相应基站的峰值带宽，同时需要关注其均值带宽的提升状态。

　　1.2超低时延

　　uRLLC作为5G主要应用的场景之一，其能够节省大量的工作时间，将其劳动效率大大提高，改善生产产品的良品率，将沟通的体验进一步升级，在无人驾驶、VR体验以及工业互联网等新兴产业中发挥着重要作用。国际标准对超低时延做出了相关规定，低时延相关的业务必须要满足其时延低于1ms的条件。

　　1.3网络切片

　　作为数字信息社会的重要赋能技术和功能网络，5G的定位早已不再局限于通信手段，其作为功能性网络，在数字信息时代已然成为了物联基础，其应对业务场景较多，服务的等级具有较大的指标差异，即便商业模式有非常大的差异，其业务流量也能够在同片网络实现。网络切片对引导数字化转型具有重要作用，其将基础的物联网络切分成大量子网络，其子网络的功能各不相同，能够切实多种业的需求。因此5G承载网需要对网络切片的应用进行满足[1]。

　　1.4时针同步

　　以5G网络为支撑的多项业务大多需要满足高精度同步，其中囊括了高精度定位、高速移动网络覆盖以及时延精确测量等业务。其时间同步的精度关系着定位的精度。当其定位精度需要达到3m时的，空口信号能够接受的最大偏差为10ns，若要定位精度达到m级，其对应的空口信号能够接受的最大偏差为3ns。

　　1.5灵活性能

　　5G承载网核心的虚拟化、SD等技术对其灵敏性的需求更大。为了确保突发业务能够得到合适的承载，传送网需要将L3沉放于UPF、MEC机房，按照网络设备中流向不同的网络业务请求，更灵敏地处理网络流量，应对路由功能，将客户的体验感受大大提升并将带宽的实际使用效率提高。

　　1.6智能管控

　　5G承载网需要满足诸多功能需求，为了更好地应对需求，需要使用SDN技术进行配合，以提升5G承载网实际运行的效率，将OPEX大幅度减轻。随着功能需求的逐渐扩大，运营商迫切需要5G承载网满足智能管控。实现智能管控需求的技术有Telemetry技术，其可以对网络数据进行采集以实现远程监控，该技术拥有的数据采样能力非常高，能够到达毫秒级的水平。同时其推送模式的智能化还可以确保数据的汇报及时、可靠、精确，获得全面、有效的监控信息，更有利于应对突发状况。

　　二、5G承载网的架构

　　2.1 SDN架构

　　SDN架构中，网络管理员能够在控制台中对流量进行调整，不用直接接触交换机。服务器连接设备的方式不会对网络服务造成影响，集中式类型的SDN控制器能够对交换机下达指示，任何需要网络服务的地方都能够获得相应服务。比较具有典型性的SDN架构主要包含三层架构，第一层为应用层，第二层为控制层，第三层为基础设施层。应用层中囊括了各项电信网络应用以及其网络功能，控制层代表着集中类型的控制器软件。此类控制器通常长期驻留于服务器，对整个5G网络中运行的策略与产生的流量进行管理。基础设施层由物理交换机构建而成。其作为网络硬件具有将SDN數据路径实现并完成实际流量转发的功能。

　　2.2转发平面

　　5G承载网的主要组成部分是省内干线以及城域网，其中城域网的接入层包含前传网络与中回传网络，其提供前传CPRI/e CPRI类型的接口，也提供中传 F1类型的接口，回传类型的N2、N3 接口也在其提供范围之内，其核心层、汇聚层以及省骨干网不但要承担回传基础网络的功能，还要供给核心网中某些设备的N4、N6、N9类型的接口[2]。

　　2.3网络管控架构

　　5G承载网需要实现多种业务的协同管控，其网络管控架构的实现需要满足以下要求。首先，确保提供的网络业务灵敏便捷，在5G网络实现云化后，应当快速地响应网络配置;供应通信设备需要具备即插即用的方便特性，能够实现智能化的规划部署，自动化业务应当满足分钟级别。其次，确保灵活控制端到端的网络，此技术能够帮助业务跨层次实现，跨区域进行业务部署并对其进行有效的运行维护。再次，合理管控网络切片，按照业务赋予的不同功能请求，为客户及时提供切片管理服务，例如自动化部署网络切片、隔离切片资源等管理式服务。最后，进行智能化运维。落实智能化运维功能，把客户的实际需求当做架构宗旨，在大数据的智能分析下，对故障进行智能化处理和监测。

　　2.4同步组网架构

　　5G承载在同步组网时大多沿用4G方案，其主要技术为逐点物理层同步。改同步网络的具体传递方向一般为从左往右。具备高精度效果的时间服务器作为源头设备通常采用卫星授时来获取精度较高的时间同步信号以控制5G同步网的祖时钟功能。此类具备高精度效果的时间服务器需要满足的性能指标应满足ITU-TG.8272.1的性能指标，5G组网中，重新划分了无线接入网侧的相关功能，对前传中以太网e CPRI类型接口的使用进行了规范。

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