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面向5G的传送网新架构及关键技术探讨尹立正

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：尹立正

[导读] 摘要：人们的生活已经离不开互联网，随着网络应用的逐渐普及，各种新型的互联网技术也应运而生，由此我们迎来了5G技术的诞生。

        中通服咨询设计研究院有限公司江苏南京 210019
        摘要：人们的生活已经离不开互联网，随着网络应用的逐渐普及，各种新型的互联网技术也应运而生，由此我们迎来了5G技术的诞生。5G技术与传统的4G技术相比，具有大宽带高容量、低时延、灵活化等特征，但5G技术的普及需要有相关的技术进行支持，灵活连接技术，SDN统一管控技术等为5G网络的顺利普及提供了技术支持。本文对5G网络的技术架构和关键技术进行了分析探讨。
        关键词：5G；传送网；新架构；SPN
        引言：
        互联网用户对业务的更高需求促使了5G网络的诞生和发展，如何更好地对5G网络进行开发利用是当下人们关注和研究的焦点。传统的网络架构已不能满足5G技术的发展，所以新的形势下，就需要研究新的网络架构和技术，为5G技术的发展提供支持和保障。2019年中旬5G商用牌照已经颁布，这就意味着与5G网络技术相关的大批量建设工作即将展开。有了硬件的支持，软件方面也需要得到支持，所以研究5G网络新构架和关键技术是非常有必要的。为此本文对面向 5G 的传送网新架构及关键技术进行了研究，目的是提出新的配套技术，提供有力的技术支持促进 5G 的发展和应用，为社会的发展发挥一点作用，做出一份力量，使5G网络技术能够更快更好地服务大众。
        1 5G对传送网的功能需求
        1.1 大带宽和高容量
        移动数据流量快速增长并呈逐年不断上升的趋势，只有更大的带宽和更高的容量才能满足不断增长的数据流量的要求。随着5G网络技术的普及，需要传送网来处理的信息量更是会越来越多，所以大带宽和高容量是5G网络对传送网的最基本的功能需求。
        1.2 低时延
        在物联网和互联网领域都会用到5G网络技术，在这些领域的应用中，对低时延的要求较为严格。首先我们来了解一下什么叫传输网络的时延，网络时延包括两个部分，一是设备时延即设备在传输数据时导致的时延，二是光纤传输时延，是指因距离的原因产生的时延。要想降低时延就必须对原有路径进行改变，减少传输距离，找到并采取最短的服务路径，同时更多的场景应用拉曼放大器和减少中继站点，控制站点数量也可以达到降低时延的目的。
        1.3 灵活化
        同4G网络相比，5G网络的服务类型更加丰富，服务能力也大幅提高。5G网络所涉及的应用场景也越来越多、越来越广，能为客户提供更好更及时的服务。所以对于传输网络的灵活性要求就越来越高，引入ODUFLIEXG.HAO和GMP两种技术，用以实现动态化的调整，改善网络灵活性，适应更多场景和动态变化，是5G网络技术能否快速顺利发展普及的关键。
        2 面向 5G 的传送网新架构与关键技术
        2.1 SPN 技术成为5G传送网新架构
        SPN技术以切片分组层、切片通道层、切片传送层、时钟同步功能模块等多种管理以及控制模块作为主要组成部分。SPN的构建是建立在以太网内核的基础上，该方式实际提供的大宽带管道在成本上相对较低，而且通过实现多层光网络技术之间的不断融合之后，让软硬管道分片更加灵活，而且完全能够实现不同层业务至今的良好承载，与此同时，在SPN实际应用过程中对SDN采取了集中管控的方式，从而使得网络新运营体系能够具备开放、高效及敏捷等一些特征。SPN技术构架的连接性能非常好，可以保证维护和管理的顺利实施，同时可以得出非常准确的相关技术指标给相关人员提供技术参考，5G网络对于时间的同步性要求也非常高，SPN技术架构在这一方面也可以达到非常高的标准和要求，时间高同步性可以通过卫星接收技术或稳定性高的频率源技术来实现信息的时效性，并保证连接稳定。SPN技术架构可以解决目前存在的问题，并降低设备的时延，保障信息时效性稳定性，为5G技术的应用及发展奠定了良好的基础。
        2.2 大宽带技术
        随着5G传送网的不断发展，传统宽带已经不能满足需求，在这种新的形势下，就必须改善目前的宽带技术使其不断完善，提高当前宽带的整体水平和服务能力，才能更好的完成当前环境下其所承载的使命和任务。例如，当前要求5G 传送网的核心环带宽可以达到110G，而对于接入环的带宽要求就必须保证达到 25G，所以在实际应用中应加大力度扩大光纤技术的使用，使其成为信息的传输通道，让其优势得到充分的发挥，并不断创新并应用。

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针对当前互联网用户的使用要求无法满足当前的网络服务能力时，就需要采用新的 SPN 技术架构，并很好的发挥它的技术优点，同时研究5G传送网在端口的方案选择上是否合理，承载方法是否得当，通道选择是否最优等来为5G传送网提供更好的技术保障。
        2.3 统一管控技术
        SDN 统一管控技术对于5G网络的应用和普及起着至关重要的作用，SDN统一管控技术能够开放南向和北向接口，能够很大程度上增强网络的可编程能力，提高南向与北向接口的资源调度率，使网络更加智能化。对SDN 统一管控技术的应用可分为三类：第一类为网络开放可编，第二类为网络集中控制，第三类为设备转发控制。其中可以实现管理控制作用的主要有域控制器、超级计算机和协同器，其中超级计算机可以实现域与域之间操控；域控制器是对一个域内的设备进行单独的管控，并对其连接的对象也可进行管控；协同器的作用是协助超级计算机完成域与域之间的管控工作。针对5G传送网络的自身特点，由于其设备的复杂性，如果管控不合理，必将影响设备的正常运转，从而难以发挥5G网络的优势，因此对5G网络采取统一的集中管控，可以更好地体现设备的能力发挥5G网络的优势，从而适应不断发展的网络需求。
        2.4 灵活连接技术
        与4G网络技术相比，5G网络技术的流量流向呈现出多样性的变化，不仅包含传统意义上的南北流量，同时也包含东西方向的流量，这也是5G网络技术的主要特点之一，所以就需要更高的灵活性。SR技术的全称是Segment Routing，在前身MPLS的基础上做出了重大的改革和科技进步，此技术来源于应用网络驱动的新概念方式。SR技术自研制发布以来便迅速的成为网络科技前沿技术的领先者，而且相结合于SDN技术，已经成为SDN主流网络结构的新标准。SR技术将与TP技术相结合，同时也是一种新的隧道技术，可以增强在通道中的管理控制能力。通过计算信息中的数据，对流量进行调控和分配，具有很好的灵活性，可以胜任5G网络的要求。
        2.5 网络分片技术
        相比于4G网络，5G技术领域将拥有更多的业务和技术扩展空间，所以任何单一形式的软管道或者硬管道都已经不能再满足5G网络所涉及业务的需求，必需采取有效的办法，结合硬管道分片和软管道分片，使二者同时发挥作用，只有这样才能使5G网络业务顺利开展。网络分片技术要求实现从控制面、转发面到管理面的隔离，通过协同器联动传输网络与核心网。传输网络必需有很强的隔离性能，可以帮助实现硬隔离和软隔离，以SE技术为基础，能够在转发层中加入硬隔离管道，结合VPN和服务质量，对软管道进行隔离，实现对不同纬度网络进行分片转发的功能。
        2.6 超高精度时间同步技术
        5G网络技术的同步时差标准要求很高，特别是在时间模块上，传输速度的精度竟然达到了±200ns，同时在终端服务器与时间服务器的误差精度小于±50ns。目前精度较高的时间同步模块有两种方式，一个是超高精度时钟源，另外一个是超高精度的时间传送技术。在高精度时钟源还有两种技术分别是卫星接收技术和高稳定频率源技术。超高精度时间传送技术改善时间同步的方法主要包括通过单纤双向改进链路对称性、1588时间同步协议演进、优化接口时间戳处理等。
        结语：
        随着通讯技术的飞速发展，5G网络的出现对于未来各方面的领域都有着积极的影响，甚至可以改变人们的生活方式。本论文着重介绍了5G网络下的传送方式以及现在的技术水平以及传送网的功能用途，并基于此技术的框架进行了优化设计。同时5G技术尚处于发展阶段，还需投入更多的经费和科技人员进行研制，为实现网络的智能化和快速化发展提供坚实的基础。
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