面向5G 的传送网新架构及关键技术探讨

雷 正 沙联宝

（同信通信股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

随着4G 移动通信网络不断发展和进步，5G 移动通信技术随之发展而来，也对光传送网提出更高的要求，而如何应对5G网络的传输需求是目前的工作中心以及网络研究的重要发展方向[1]。本文就5G 网络技术特点进行分析和研究，深入剖析功能需求和新架构。

1 5G 网络的技术特点

5G 网络所需要的技术需求主要有：高可靠性、功耗低、所覆盖范围大等。根据其具体的网络架构，将分为三个方面：控制平面、转发平面以及接入平面，其中，控制平面主要是针对于全局控制来说，转发平面主要是对全局进行有效的管理和控制，接入平面也是对于全局控制的策略进行有效的执行工作[1]。从运用层面来说，5G 网络的服务对象是针对于物联网以及互联网来说的，主要运用的场景有四个方面：（1） 增强型移动宽带（eMBB）。（2）低时延的高可靠场景(uRLLC)。（3）大规模机器通讯（mMTC）。（4）热点高的容量场景等[2,3]。

2 光传送网功能需求

光传送网是承载5G 网络的基础，在转发和控制平面之间。通过数据可以分析得到，当5G 网络的功能得到足够的完善，才能够达到光传输网络的功能需求，才能有效地推进5G 网络的推广和应用[4-6]。功能需求主要有：（1）增加容量，从现有的网络技术发展情况来看，大部分的网络发展形势较好，大部分的干线进入到100Gbit/s 时代。随着高阶调制以及光纤等技术的发展和创新，超100Gbit/s 能够为光纤传送提供更好的带宽和容量等。（2）降低时延，其是面对端到端传输来说，证明其光纤传输路径在延时和中继器等方面来说的，其主要方面的时延是在光纤传输上来说，大约80%。因此，可以通过路径规划和采用最短方案进行。（3）较高的可靠性，进行科学优化和升级网络结构，采用光棍混合交叉结构等技术对网络拓扑结构进行调整，最大化提升网络的安全性和可靠性，优化网络结构，搭建低时延的高可靠场景。（4）灵活化，随着网络的发展和进步，网络的灵活性要求得到不断提升，通过引入先进的网络技术，同时结合现有的灵活栅格以及电交叉相关技术，能够有效提升网络的灵活调度能力。（5）智能化，5G 网络的发展具有其独特性的优点，具有智能化以及灵活性等优势，需要采用可支持性的网络进行架构，来进一步实现网络的优化和升级业务[5]。

3 SPN 技术架构更适合5G 传送网应用

3.1 5G 传输网端到端架构

5G 标准将核心网（CU）和分布单元（DU）进行分离，将传送网络分为前传网络、中传网络和回传网络（主要特点如表1 所示），将不同的业务需求动态性地运用至网络当中，针对不同部位，其时延性和带宽也不相同。根据核心网和分布单元架构来看，其三个部位的地理位置相互重叠，资源共享，同时，首选面向分组的网络，将这三部位实现统一功能的划分，来满足不同方面的需求，而采取的传输技术可以实现端到端业务的统一管理和控制。在5G 网络建立初期，低频段主要将核心网和分布单元采用合设的方式进行，而前传网络采用分离方式。高频段两者采用的是统一的锚点。但在后期，分布单元和远端射频单元会摈弃原有的公共无线电接口方法，则会采用高频站组网，有效满足用户的流量需求，实现核心网和前传网络的合设方式。

表1 前传网络、中传网络和回传网络特点

3.2 5G 传输网优选SPN 技术架构

目前，实现5G 网络的传送方案有三种：切片分组网（SPN）、L3OTN 以及端到端路由方案。通过方案的改进和升级，实现网络的灵活运用，借助于OTN 方案，能够满足低时延和高精度的网络需求。运用以太网等先进技术，能够有效提高网络的高效性和安全性，采用的面向传送的分段路由实现路由动态，利用新型技术实现成本的优化。SPN 技术主要是采用以太网络实现切片创新，来满足数据的高校传输和灵活管理，满足现有的传输需求，其总体结构如图1 所示。主要有以下内容：一是，灵活的连接技术，相较于4G 网络，5G 网络的流量更加趋于多样化，因此需要更加灵活性的技术进行支持。应对流量的多样化，需要更加灵活的链接技术，可以采用SR-TP（面向传送的分段路由技术），提升SR 通道的管控能力。而SR-TP 技术（面向传送的分段路由技术）则是提升SR 隧道管控能力，即SPN 网络具有优越的连接性，该网络借助于首节点标签栈来设定网络传输的路径，在借助于内外网关协议获取相应信息和链路方式，将信息进行封装和传递。二是，高精度的时间同步技术应对传输网络提出更好的要求，需要借助于超高精度的时间同步技术，设备时延精度达到±5ns，时钟源技术包含卫星接受技术和高稳定定频率技术。5G 要求时间同步高达±200ns，因此借助于高精度的接受技术能够满足，第一是利用双频段接受或者共模共视的卫星接受技术，将单一时钟转换始终组的高稳定频率技术，能够有效提升系统性能。三是，大宽带技术，根据实际的带宽需求对大宽带来说，满足的带环需要高达25G 以上，且在不断发展过程中越来越高。四是，低时延技术。SPN在网络中的应用，大大降低了传送网中的时延性，一般地，主要是由设备和光纤传输的时延造成网络的时延，借助于新的SPN 技术，使得物理层能在基于时隙进行转发，大大降低时延，借助于大速率的接口组网，使得有效提升设备的转发率，大大降低了网络的时延；通过降低光纤链路的长度能够有效降低时延，在转发调度层借助于SDN 的全局管控，降低传输距离。五是，网络分片技术，借助于不同类型的管道，实现软硬管道的有机结合，实现不同纬度的网络转发分片支持。其网络切片技术的应用如图2（服务质量（QoS））所示。六是，SDN 统一管控技术，SDN统一管控是5G 传输的必选项，统一概括为集中控制、管理和编程，能够实现业务端到端的管控。

图1 SPN 总体结构

图2 网络切片技术的应用

这样高性价比的网络创新构建，能够实现设备的高速传输，方便管理，兼备PTN 传输网络，综上所述，5G 传输网优选SPN技术架构。根据上述，可以明确SPN 系统实现多方面的技术创新，满足现有的5G 业务需求，主要是针对切片分组网架构进行分析，其创造性地采用分片技术、SR-TP 技术以及光层DWDM技术的融合，实现新一代的传送网体制的构建。

4 结论

随着社会的进步和人们需求的不断提高，使得通信技术在人们的日常生活中体现更高的依赖性。“信息随心至，万物触手及”是未来移动信息网络的愿景，5G 网络能够满足现有用户的基本需求，能够为用户提供更加高级的极致体验。同时，5G 网络的快速发展，有效实现移动网络的创新发展。应该顺应时代发展的潮流，研发新型技术实现网络的传媒更新和完善，为5G 网络发展增砖添瓦。