徐薔薇

恒隆通信技術(shù)有限公司

0 引言

近幾年，持續(xù)發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更新?lián)Q代提供了動(dòng)力支持，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也隨著管道承載量的增加而擴(kuò)大，這也決定了原有技術(shù)指標(biāo)不再適用于當(dāng)今社會(huì)。作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，5G對(duì)終端性能具有重要意義，以常規(guī)互聯(lián)網(wǎng)物質(zhì)為參照，5G仍有較為明顯的不足存在，因此，在互聯(lián)網(wǎng)病毒大量滋生的當(dāng)下，在分析承載網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)組網(wǎng)優(yōu)化方向進(jìn)行研究很有必要。

1 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)概述

1.1 時(shí)延低

5G業(yè)務(wù)存在較大時(shí)延差異，eMBB規(guī)定時(shí)延為10ms；uRLLC規(guī)定時(shí)延為1ms。另外，前者的空口時(shí)延為4ms，后者的空口時(shí)延僅為0.5ms。這里要明確一點(diǎn)，3GPP針對(duì)不同業(yè)務(wù)所規(guī)定時(shí)延，通常有顯著差異存在。

1.2 帶寬大

對(duì)基站帶寬有決定作用的參數(shù)，主要為天線數(shù)、無(wú)線頻譜效率與帶寬。一般來(lái)說(shuō)，帶寬為64TR 100M的基站，其峰值帶寬為6Gbit/s左右，帶寬均值能達(dá)到3Gbit/s。由ITU所給出定義可知，5G基站峰值帶寬的最大值，通常為20Gbit/s，但現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法達(dá)到這一高度。目前，5G基站主要被分為兩類(lèi)，其中，高頻基站的應(yīng)用方向?yàn)檠a(bǔ)熱，雖然規(guī)模較小，但需要接入25GE接口，低頻基站更適合大范圍覆蓋。設(shè)計(jì)模型如圖1所示。

圖1 5G承載網(wǎng)規(guī)劃

1.3 網(wǎng)絡(luò)切片

3GPP和NGMN均提倡利用5G為SDN提供所需網(wǎng)絡(luò)切片，通過(guò)直觀展示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式，為日后所開(kāi)展業(yè)務(wù)部署及創(chuàng)新工作提供理論支持。除此之外，網(wǎng)絡(luò)切片還可被用來(lái)隔離資源/控制/管理等環(huán)節(jié)，在提升業(yè)務(wù)安全性的基礎(chǔ)上，對(duì)指標(biāo)差異性進(jìn)行凸顯。

2 承載網(wǎng)技術(shù)分析

2.1 SR技術(shù)

調(diào)查結(jié)果表明，在蘇州人口密集區(qū)，核心設(shè)備路由容量多達(dá)160000條以上，另外，大量政企業(yè)務(wù)的接入以及網(wǎng)絡(luò)溝通需求的不斷增加，均給路由容量提出了更高的要求，要想使相關(guān)要求得到最大程度滿(mǎn)足，路由容量至少應(yīng)達(dá)到105級(jí)別。如果接入設(shè)備并非全網(wǎng)路由，則可酌情將路由容量降至104級(jí)別。

作為路由技術(shù)，SR強(qiáng)調(diào)利用IGP對(duì)路徑信息進(jìn)行收集，確保收集信息均有顯式路徑/非顯式路徑對(duì)應(yīng)，在不將中間節(jié)點(diǎn)作為支持的基礎(chǔ)上，對(duì)路徑進(jìn)行建立，省略節(jié)點(diǎn)計(jì)算步驟。將該技術(shù)與SDN相結(jié)合，可被用來(lái)控制E2E路徑，組網(wǎng)能力往往能夠得到顯著增強(qiáng)。由此可見(jiàn)，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：其一，憑借較高的靈活性，對(duì)擴(kuò)展資源需要預(yù)留復(fù)雜協(xié)議路徑的問(wèn)題加以解決；其二，省略TGP計(jì)算步驟，為承載網(wǎng)提供鏈路+節(jié)點(diǎn)的雙重保護(hù)，確保其工作質(zhì)效可得到顯著提高。

2.2 FlexE技術(shù)

作為落實(shí)5G通道帶寬的前提，該技術(shù)為子通道提供了介入MAC的途徑，并且對(duì)子通道進(jìn)行物質(zhì)隔離。事實(shí)證明，該技術(shù)使以太接口帶寬更加靈活，在解決常規(guī)端口僅有顆粒集中的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，賦予以太網(wǎng)更為強(qiáng)大的組網(wǎng)能力，確保網(wǎng)絡(luò)切片所提出隔離需求均可得到應(yīng)有滿(mǎn)足，物理專(zhuān)網(wǎng)設(shè)想也因此而具備了實(shí)現(xiàn)的條件。該技術(shù)可對(duì)100GE端口進(jìn)行捆綁，此外，還創(chuàng)造性地引入了100+GE帶寬，旨在對(duì)流量進(jìn)行均勻分擔(dān)，真正做到以設(shè)備虛擬化以及技術(shù)通道化為基礎(chǔ)，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)邏輯網(wǎng)絡(luò)的方式，使隔離邏輯網(wǎng)絡(luò)數(shù)量得到大幅增加。

2.3 MPLS EVPN技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，MPLS對(duì)應(yīng)L2VPN分為兩種，分別是VPWS和VPLS，前者被用來(lái)對(duì)LDP會(huì)話(huà)進(jìn)行引入，后者的作用主要是對(duì)目標(biāo)LDP進(jìn)行部署，以及對(duì)本地PE/MAC所發(fā)送內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。如果設(shè)備沒(méi)有對(duì)MAC進(jìn)行學(xué)習(xí)，則要借助廣播操作，才能使其價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)，由于廣播操作出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的幾率較大，技術(shù)人員應(yīng)將重心放在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃上。除此之外，基于L2VPN所展開(kāi)跨域互通，其場(chǎng)景往往十分復(fù)雜，這在無(wú)形中增加了跨域保護(hù)目標(biāo)達(dá)成的難度，三層虛擬網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。相較于L2VPN，三層虛擬網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，主要在于引入了路由轉(zhuǎn)發(fā)支持模式，多協(xié)議部署目標(biāo)隨之達(dá)成。

MPLS EVPN為避免建立LDP，選擇基于BGP進(jìn)行擴(kuò)展，這樣做還使控制面協(xié)議部署得到了減少。在學(xué)習(xí)MAC方面，遠(yuǎn)程地址對(duì)業(yè)務(wù)流學(xué)習(xí)的依賴(lài)性較小，轉(zhuǎn)發(fā)面要求隨之降低，如果有未學(xué)習(xí)目的地址流存在，該技術(shù)可借助支持地址對(duì)協(xié)議代理進(jìn)行解析，通過(guò)規(guī)避流量廣播的方式，對(duì)環(huán)路發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的幾率嚴(yán)加控制。

2.4 設(shè)備虛擬技術(shù)

承載網(wǎng)要想實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片，所依托核心技術(shù)即為設(shè)備虛擬化。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)靈活分配現(xiàn)有資源，確保任意虛擬設(shè)備均有獨(dú)立資源對(duì)應(yīng)，并且切片管理面、控制面板與轉(zhuǎn)發(fā)面均獨(dú)立存在，各切片均不會(huì)給其他帶來(lái)影響，這也是保證業(yè)務(wù)具有理想可靠性的前提。事實(shí)證明，該技術(shù)可被用來(lái)靈活調(diào)配網(wǎng)元資源，例如管理資源以及轉(zhuǎn)發(fā)資源，且不同切片對(duì)應(yīng)不同資源，真正做到了對(duì)切片進(jìn)行動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，所創(chuàng)建切片也較傳統(tǒng)切片更加靈活。

3 承載網(wǎng)優(yōu)化研究

3.1 扁平化

5G技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)進(jìn)行提升，而用戶(hù)體驗(yàn)所受影響，主要源于帶寬、時(shí)延和抖動(dòng)。業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)所經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量與其質(zhì)量密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)質(zhì)量會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而下降，由此帶來(lái)的連鎖反應(yīng)，主要為帶寬擁塞幾率增加和鏈路壓力增大。

由于環(huán)網(wǎng)匯聚大量物理業(yè)務(wù)，這決定其對(duì)帶寬所提出要求較大，一旦有網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)，受影響區(qū)域自然較大，另外，環(huán)網(wǎng)流量有回繞的可能，流量回繞帶來(lái)問(wèn)題，主要是瞬時(shí)擁塞。扁平組網(wǎng)選擇對(duì)光路進(jìn)行增加，通過(guò)分開(kāi)承載物理業(yè)務(wù)的方式，在降低鏈路所提出帶寬需求的基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)加以控制，上述技術(shù)的具體差異，如表1所示。事實(shí)證明，視情況采納部署光纖、波分等方案，確保分組跳數(shù)顯著減少，可使扁平組網(wǎng)所提出需求得到最大程度的滿(mǎn)足，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量自然有所提升。

表1 扁平組網(wǎng)/環(huán)形組網(wǎng)對(duì)比

項(xiàng)目名稱(chēng) 扁平組網(wǎng) 環(huán)形組網(wǎng)可靠性 高 低抖動(dòng)/時(shí)延 大 大流量回繞 無(wú) 有光路要求 多 少擁塞幾率 低 高轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù) 少 多

3.2 管控融合

常規(guī)移動(dòng)承載網(wǎng)依托架構(gòu)為網(wǎng)管架構(gòu)，由EMS或NMS對(duì)北向接口進(jìn)行統(tǒng)一提供，確保各廠家接口存在差異可得到有效屏蔽。

由于5G承載網(wǎng)引入了SR和網(wǎng)絡(luò)切片，管理平臺(tái)新增智能算路功能是必然結(jié)果，常規(guī)網(wǎng)管網(wǎng)仍然有需求存在，只有引入融合了EMS和控制器的平臺(tái)，才能在滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維所提出要求的基礎(chǔ)上，確保SDN場(chǎng)景對(duì)SR/虛擬演進(jìn)/網(wǎng)絡(luò)切片所提出需求得到滿(mǎn)足。本文所討論融合平臺(tái)經(jīng)由restconf接口，對(duì)北向接口進(jìn)行提供，廠家可利用現(xiàn)有SNMP/QX/CLI，通過(guò)融合的方式，獲得所需南向接口，借助YANG模型對(duì)接口差異進(jìn)行屏蔽，縮短向SDN架構(gòu)進(jìn)行過(guò)渡需要花費(fèi)的時(shí)間。

3.3 網(wǎng)絡(luò)切片

若以承載業(yè)務(wù)、無(wú)線業(yè)務(wù)需求為依據(jù)，可將承載切片劃分為管轉(zhuǎn)隔離切片和管控轉(zhuǎn)切片，下文將分別對(duì)二者進(jìn)行介紹，供相關(guān)人員參考。

3.3.1 管轉(zhuǎn)隔離切片

由承載網(wǎng)所提供VPN切片，通常對(duì)物理隔離及時(shí)延所提出要求較低。以eMBB業(yè)務(wù)為例，根據(jù)業(yè)務(wù)所提出需求，該切片能夠被用來(lái)對(duì)配置/性能/告警/登錄進(jìn)行隔離。由于任意切片網(wǎng)絡(luò)均有獨(dú)立管理資源對(duì)應(yīng)，因此，VPN切片更適合被用來(lái)隔離統(tǒng)計(jì)/告警/網(wǎng)絡(luò)信息。

3.3.2 管控轉(zhuǎn)切片

將物理隔離切片融入承載網(wǎng)，不僅可以隔離管控轉(zhuǎn)，還能夠隔離內(nèi)存和CPU等資源。該方式主要用在對(duì)隔離性及安全性具有較高要求的業(yè)務(wù)上，通過(guò)提供物理專(zhuān)網(wǎng)相似服務(wù)的方式，確保業(yè)務(wù)需求能夠得到滿(mǎn)足。例如，分別為政企業(yè)務(wù)和用戶(hù)提供相應(yīng)切片。對(duì)5G業(yè)務(wù)而言，技術(shù)人員可以分別為uRLLC業(yè)務(wù)、mMTC業(yè)務(wù)和eMBB業(yè)務(wù)提供切片，這樣做可使業(yè)務(wù)可靠性與安全性得到應(yīng)有保障，此外，如果條件允許，技術(shù)人員還可單獨(dú)向第三方網(wǎng)絡(luò)提供切片。

3.4 統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)階段，各大運(yùn)營(yíng)商所采用組網(wǎng)模式均為NSA，該模式強(qiáng)調(diào)對(duì)4G基站與新興5G業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一。

目前，投入運(yùn)行的5G基站，其模式主要分為兩種，一個(gè)是帶寬為數(shù)百兆的室分站+微基站，另一個(gè)是帶寬能夠達(dá)到1G～3G的基站，其中，后者又分為高頻基站與低頻基站。而可能給無(wú)線基站帶寬帶來(lái)制約的因素，主要為功耗/空口技術(shù)/天線成本/頻譜資源，約九成5G基站，其單站帶寬均無(wú)法達(dá)到10GE，要想縮小實(shí)際帶寬與目標(biāo)帶寬的差距，關(guān)鍵是要對(duì)5G技術(shù)加以完善，這也是未來(lái)業(yè)內(nèi)人士努力的方向。

在5G發(fā)展初期，技術(shù)人員選擇通過(guò)增加4G承載網(wǎng)容量的方式，達(dá)到提升帶寬的目的，旨在使小規(guī)模商用和試點(diǎn)運(yùn)行需求得到滿(mǎn)足。進(jìn)入發(fā)展期，考慮到5G演進(jìn)技術(shù)所提出要求，技術(shù)人員決定對(duì)城域節(jié)點(diǎn)以及接入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容，如果條件允許，還可局部引進(jìn)全新技術(shù)。當(dāng)5G成熟后，網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)、單板所表現(xiàn)出能力將得到顯著增強(qiáng)，此時(shí)，便可全網(wǎng)引進(jìn)全新技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)前文分析能夠看出，5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)隨著行業(yè)發(fā)展而走向完善，這也為SDN網(wǎng)絡(luò)提供了前進(jìn)的動(dòng)力。要想對(duì)5G優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分發(fā)揮，在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字世界進(jìn)行打造，關(guān)鍵是要掌握相關(guān)技術(shù)及其優(yōu)化方向，只有這樣才能使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更符合用戶(hù)需求。