「600378股吧」5G融合业务承载网规模的网络技术及应用发展趋势

股票新闻  2021-04-17 21:50:37

最近,中国四大运营商加快了5G商用部署和建设的步伐。为了支持5G规模商业业务和5G+垂直产业的创新发展,5G承载网的规模组网、灵活连接、按需带宽、低延迟保证、智能管控、网络同步、共享互通等特性非常重要。本文综合分析了5G规模部署对承载网的需求。结合5G融合业务的发展特点,提出了基于服务水平协议的网络分片服务能力需求和城域边缘云互联组网方案。分析了5G规模承载网组网的关键技术和应用方案,并提出了相关发展建议。

首先,5G规模的商业和融合服务的发展促进了承载网络的发展

(1)5G核心网云部署,推动承载网融合发展

中国运营商5G核心网将采用“中心+边缘”两级多层云数据中心(DC)部署架构,主要采用5G规模商业阶段的独立组网(SA)方案,大力发展垂直行业融合业务和网络分片业务,构建基于云网络边缘端协作的全新运营生态。Edge DC集成核心网用户平面功能(UPF)和多接入边缘计算(MEC)软硬件,部署在城域融合或综合接入机房,推动了5G回程网和IP承载网在城域边缘的融合和统一组网。因此,5G承载网既要满足边缘DC到DC中部的南北连接,又要为延迟敏感业务提供边缘DCS间的东西向确定性低延迟连接,因此迫切需要开展城域边缘DC互联组网方案的研究和应用验证。

图1 5G核心网两级云DC架构促进5G承载网融合演进

(2)5G无线网络CRAN分阶段部署,以促进中间回程的灵活联网

5G建设初期,无线网络建设通常采用DRAN和CRAN的小集中式模式。在5G规模的商用阶段,将会以CRAN模式为主,由小采集向大集中发展,扩大5G传输的覆盖范围,延长前向传输的距离。这不仅对运营商的基础设施提出了更高的要求,如汇聚和机房接入、光交接箱、光纤和电缆覆盖以及核心号码,而且还具有中回混合组网和灵活动态连接的能力,以支持CU云化和DU池化的发展。

图2 5G无线网络分阶段部署方案推动5G回程灵活组网

(3)联合建设和共享5G基站,促进5G承载网的共享和互通

我国运营商5G共建共享主要采用无线基站共享和核心网建设方案,也促进了5G承载网的共享互通。5G基站分区自建共享的方案,建议建设自己的基站转发和回程网络,根据5G业务的需求,通过城域网或省级核心机房实现与对方承载网的L3VPN互通,并将业务接入对方核心网;对于5G业务发展的重要区域,如工业园区、医院、学校等,为了分别方便5G融合业务和网络分片业务的发展,建议采用双方合作建设基站、共享接入机房、转发光纤和设备、各自接入自己的回程网络的方案。

(4)城域边缘数据中心的互联促进了承载网的融合和发展

3GPP和ETSI联合规范了MEC在边缘云的多项功能,其中本地分发模式将对5G承载网提出新的连接要求。不同类型的5G服务将分布在本地不同级别的边缘DC。为了满足业务差异化的SLA要求,5G承载网应优化调整组网方案,按需支持新增边缘DCs之间的互联,满足延迟敏感业务就近转发和确定性低延迟的要求。未来,随着5G融合业务的蓬勃发展,边缘DC互联的数量和容量将大幅增加。近期互联接口是10GE或者25GE。未来发展到100GE时,建议采用低成本的城域WDM实现光波长互联,可以增加ROADM节点实现动态调度,向开放式光互联发展。

(5) 5G进入融合业务创新阶段,促进了网络分片业务运营能力的提升

5G网络毫秒级的低延迟、超高密度连接、超高速、超大带宽的特性正好满足了工业互联网、智能电网、移动医疗等集成创新服务对低延迟、大带宽、宽连接通信网络的需求。为了支持5G融合业务的典型应用场景,需要分析确定核心网、无线、承载三大专业联合行业客户的通信需求,制定网络分片产品服务方案,共同开发三大专业管控系统和上层业务安排运营计费系统,为网络分片资源服务和产品运营提供全面的解决方案,其中5G回程网重点提供基于SLA的网络分片资源服务运营能力。

二、5G承载规模组网的关键技术及应用解决方案

为支持5G的规模化商业化,5G承载网应重点从以下四个方面加强对规模化组网关键技术和应用方案的验证。

(1)支持超大容量、开放式高速光互连组网

5G回程网络支持IEEE802.3标准以太网,如50GE、100GE和200GE,或OIF规范的灵活以太网(FlexE)接口。为了实现网络扩展,可以采用FlexE或FlexO多端口绑定。目前,支持传输距离40km及以上的400GE PAM4和低成本相干光模块行业尚不成熟,需要重点推进R&D和工业应用高速光电芯片技术和低成本开放式光互连系统。承载网线路升级到N*400Gbps时,建议通过城域开放式高速光互连组网降低综合成本;未来,7nm 56Gb/s芯片和112Gb/s高速SerDes(串行器/解串器)技术将实现产业化,线速将提高到800Gbps甚至1Tbps。

(2)支持灵活可扩展的L3VPN大规模组网能力

由于边缘云互联和回程网络需要动态连接,5G回程网络将采用L3VPN到边缘和分层域组网方案,提高网络可扩展性,并采用基于MPLS的分段路由(SR)技术,简化中间节点的标签分发和转发操作,有利于实现SDN集中管控。5G承载网已经普遍支持客户端IPv4和IPv6双栈的专网路由能力;运营商可以根据承载网络的现状和IPv6发展策略,决定是否在网络侧引入IPv6转发和控制协议。uRLLC和mMTC服务的未来部署将带来大规模连接、超大规模网络以及管理和控制能力的挑战。5G回程网络应该专注于开发支持超级网络可扩展性和基于服务级别协议的流量工程的SRv6技术。

(3)支持差异化服务水平协议的分层网络切片服务能力

为了提供差异化的SLA 5G网络分片业务,运营商首先要组织核心网、无线、承载专业人员协商确定网络分片标识互通方案,并根据用户需求制定不同业务类型的网络分片产品规范;然后,承载专业根据切片产品的SLA策略,为各种业务配置差异化的软/硬管道资源,保证其所需的带宽、延迟、隔离和可靠性。根据uRLLC应用场景,可以提供基于TDM管道的安全隔离、确定性低延迟、高可靠转发能力,评估验证TDM管道与以太网TSN相结合的技术方案满足大规模组网的可行性和可靠性;对于mMTC应用场景,它应该具有针对小粒度服务的大规模动态访问和聚合调度能力。根据各种业务性能监控的要求,还应支持基于业务流的高精度丢包、延迟和抖动性能的端到端监控,按需逐跳定位和多维分析呈现能力。

(4)支持批量自动开启和智能运维管理能力

5G承载网管控系统是运营商提供网络资源服务和智能运维能力的集中体现,在5G融合业务运营中起着重要支撑作用。近两年来,迫切需要不断推进SDN管理和管理能力和网络片生命周期管理能力的发展和提高,支持开放北行接口和标准南行接口,对外开放网络资源服务能力,对内实现多层多域网络的协同管理和智能运维。针对5G融合业务灵活的按需开通和海量连接需求,5G承载网应提供支持自动开通和部署的小盒设备,以加快网络建设进度和业务开通效率。

三.总结与展望

未来2-3年,5G将进入规模商用期,5G规模组网、融合业务发展、边缘云DC互联将推动5G承载网的融合发展。建议重点推进硬片时分复用柔性流水线、软片分组高效转发、高精度服务性能监控、智能管理和网络片自动运维等关键技术。同时,将提升超大容量开放光互连、海量灵活连接、基于大数据和人工智能的SDN管控系统、按需动态部署、批量运维等产业化能力。,支持5G大规模商业和各种融合业务向各个方向创新发展,实现万物互联的美好愿景。


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