面向5G的承载网及关键技术

赵亚茹 李小莉

【摘要】    随着科学技术水平的不断提高，移动互联网基本实现了全覆盖，为了满足信息数据的高效传输需求，关于5G网络的开发始终没有停下脚步，5G网络是基于4G网络的基础上不断发展而深化的，其中承载网及其关键技术成为了开发过程中的重点。本文试探究5G承载网需求及关键技术的相关理论，旨在为5G技术的优化提供理论支持。

【关键词】    5G承载网    网络需求    关键技术

引言：

信息时代的高速发展意味着我国已经全方位地将互联网信息技术融入到了人们工作生活中的方方面面，2G网络、3G网络早已成为历史，4G网络的应用也即将结束，更为高效、便捷的5G网络势必要成为新发展阶段的首要目标。对于我国各产业而言，5G网络的建设和发展将带来更具灵活性特点的网络服务。基于此，探究5G承载网及其相关技术就成为了其开发应用过程中的重要课题，不仅能够影响5G技术的质量，更能体现出我国信息技术发展的水平。

一、5G承载网的特点

正所谓“承载先行”，5G承载网在5G网络技术的开发应用过程中至关重要，因为承载网是基础资源，如果要满足5G在应用场景中的需求，就必须升级并改造承载网。承载网恰如我们人体中的“神经系统”，可以将网络数据从一个网元传输到另一个网元上，继而实现数据的交换。5G网络主要有前传、中传、回传几种情况，这样可以更好地把网络拆开细化，以便更灵活的适应各种场景的需求。所以5G网络的承载网具备以下几种特点：

第一，低延时。传统业务传输过程中，由于传输路径多而庞杂，导致网络很难根据实际情况对传输路径进行规划管理，因此常常会出现延时过高的问题。反映在客户端即网页开启慢、视频不流畅、传输停滞等弊端。然而5G承载网在实际运行过程中实现了有针对性的网络分析，“继而将传输延时加入了光纤传输线路中，对其进行了较好的完善，使得传输在80%以上都为传输延时，这样就极大程度地减少了数据信息的传输时间，提升了网络运行的实时性。”[1]

第二，稳定性。5G网络可以给用户带来更优质的体验，为此要保障毫秒级的延迟，百万级/km2的终端接入，要想满足这些应用场景的需求，就必须对承载网进行升级。目前5G网络承载网采用的多为环形组网，稳定性及可靠性尚未能符合低延时、高效率的运行标准，然而5G承载网若想要稳定运行，就必须采取更具可靠性的方式。

第三，灵活性。与传统网络相比较，5G网络具备了更加丰富的操作性能，因此在应用方面更为灵活多样，如果把2G、3G网络比作在水中游泳的话，那么5G网络就是在海上冲浪，其所带来的疾速体验是用户最为看重的特性。因此为了满足业务需求，必须对5G网络进行丰富性提升，以保障承载网的灵活性。

二、5G承载网的需求

升级5G承载网需以大众需求为首要前提。大众是5G网络的消费者，其对于网络的衡定标准即为：快、稳，随着互联网技术水平的不断提高，如何能够满足用户随时随地使用安全高速的流量需求自然而然成为了5G网络发展的重心，也是促使5G承载网不断完善的关键。“首先为了保障5G网络安全有效地运行，应该从多方面角度去提高其综合性能，以大众消费心理为基础使其具备灵活稳定、高效便捷的特性。”[2]其次，伴随着越来越快的运行需求，5G网络将会面对更多的运行问题及状况，更多的挑战意味着5G网络必须具备一定程度的故障恢复能力，当运行出现故障，将及时发现，并进行自我修复，只有这样才能有效地减少故障导致的运行停止情况，延长网络的运行寿命，减少不必要的损失。第三，我国网络技术从2G、3G向4G、5G领域跨步，所提高的不应只是网络运行的速度与稳定性，更应该从智能化方面深化发展，如今我国进入技术水平高度发达的阶段，网络业务不应循规蹈矩，而应更具针对性、差异形，以保障其能够更加贴合地满足不同用户的需求。由于我国人口众多、地方差异性大，大环境容量中实现差异区分，便需要5G承载网变得更智能化，多元化。

三、5G承载网关键技术的探究

要想实现5G网络向更快、更稳、更灵活的特性发展，就必须采取尖端有效的科学技术，与4G承载网相比，5G承载网有了质的变化：利用更多有效的关键技术将网络信息的传输变得更丰富，传输路径的增加和分拆也能够更有效地减少数据信息的混乱和故障。（如图1）

5G承载网的关键技术主要有低延时全光组网技术、低成本城域接入技术、高精度同步技术以及端与端智能控制技术等。

3.1低时延全光组网技术

作为5G网络首要攻克的难题，低延时技术成为了5G网络相较于4G网络具有极大优势的关键，为解决低延时问题，5G承载网优先使用了全光传输网，所谓全光传输，即基于光传输技术的不断发展，采用安全、稳定、经济运行的超长距离光纤来进行数据运输。“在前传阶段，全光组网技术可以将G.Metro技术接入到5G网络中，这样可以保障每一个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网的形式，”[3]操作简单易行，5G网络变得更加稳定，并且减少了移动故障。（如图2）

在中传阶段，则可利用WDM.ROADM等方式最大程度减少由于部分数据运输交叉导致的业务调度数量。中传阶段所消耗的时间将会影响到端与端之间的时延，而全光组网技术使数据信息能够实现光层的直达，避免出现光电转换情况，极大程度地改善了时延情况。端与端之间的时延降低后，网络运输的过程将会被简化。另一方面，在5G承载网运行过程中还可以适当融入SDN技术，SDN技术可以与全光运输技术之间形成统一管理，继而在光纤运输时能够明确最佳的转发路径，加强对网络光层管理的全面性，只有这样，才能实现承载网的低延时特点，实现大量数据信息的高效传播。

3.2低成本城域接入技术

尽管5G技术更加高效便捷，但不意味着消费者愿意花更高的代价，因此保障5G网络的成本合理性也将至关重要。为此低成本城域接入技术成为了5G承载网关键技术的重中之重，由于5G承载网的接入技术运行于G.metro系統中，该系统连接着室内室外两种不同的相对复杂的环境，5G网络需要在不同的运行环境中体现出良好稳定的效果。在前传阶段，5G承载网的光线距离相对较短，只有应用能够调节波长的城域接入技术才能在不影响网络运行的前提下简化运行过程，降低运行成本，既能够满足低成本运行的需求，又能够实现海量数据接入的要求。

3.3高精度同步技术

5G网络恰如一片切片面包，从一个整体变成不同的“切片”，每一个“切片”领域都面对着不同的场景。这种网络切片最大程度地实现了网络资源分配的优化，并且节省了成本效率，能够满足用户的多元化需求。“承载网的前传、中传以及回传就变成了不同实体之间的连接，有效地减少了时延，”[4]但是提高5G承载网的高精度运输也至关重要，由于5G网络需要实现几百万纳秒的级量水平，为此可以采用同步技术降低承载网的运行成本，减少原有误差。另外高精度同步技术所具备的单纤双向技术能够准确地提升5G网络传递的准确性，其对称性质降低了承载网的跳径跳数，继而保障了信息数据的准确高效。

3.4端与端智能控制技术

鉴于5G承载网所具备的低时延、高精度、稳定灵活等特性，在实际应用的过程中，5G承载网就必须承载数据庞大的连接量，为此，其于中传阶段以及回传阶段之间就必须克服端与端之间的连接问题。其存在的IP+光异构网络协同需求，对于5G网络的整体运行带来了极大的挑战，要想实现对端与端的智能控制管理，就需要应用SDN技术，“所謂SDN技术实际上是一种软件集中控制、网络开放的三层体系架构，其最主要的特征就是数据转发和控制分离，兼具网络虚拟化和开放接口等特征。”[5]SDN技术能够对网络运行进行整体管控，针对5G网络的运行情况进行实时监测，并做出优化保障，从而让用户拥有更加良好的使用体验，另外在保障高效便捷、安全稳定的基础上，SDN技术还能实现跨网协同管理，即达到机与机之间实行数据互换，从整体上提升整体管理的质量和效率。

3.5 SR技术

要想实现5G网络的低时延，还可以在实际运行的过程中应用SR技术，所谓SR技术，即一种源路由技术，其能够将5G网络各信息之间所需要的信令协议从复杂变得简化，这样可以更好地维护网络安全，建立跨域隧道，实现业务保护。SR技术具备极强的编程能力，可以整体上调节和维护流量工程信息，减少时延、跳数等情况发生，同时还可以进行路径优化，减轻网络信息的负载量。另一方面，SR技术避开了传统跨域技术所存在的需要借助于BGP通告远端绑定的公网标签，使跨域隧道的建立变得更加灵活，从而可以帮助信息数据寻找到最优出口，解决流量过多无法均衡的问题。

四、结束语

随着我国经济水平的飞速发展，相应的信息移动技术必须与时俱进，5G时代的来临无疑是为经济发展和科技发展又注入了一支强心针，为此，关于5G技术的发展运行问题便显得至关重要，5G承载网是5G网络运行的重要环节，承载网必须具备低时延、高精度、安全性、智能性等多方面特点，才能真正成为给用户带来极佳体验的网络，为此，必须要对相关关键技术进行探究且应用，以便解决5G网络运行应用过程中的核心问题，促使5G网络应用到日常生活中的方方面面，为日新月异的生活更添光辉底色。

参  考  文  献

[1] 刁兴玲.加速产业发展进程《5G承载网架构和技术方案》白皮书发布[J].通信世界，2018（29）：44.

[2] 刁兴玲，甄清岚.SPN多厂家互联互通演示引爆业界，5G承载多方案协同发展[J].通信世界，2018（25）：44-45.

[3] 张建敏，谢伟良，杨峰义，等.5G MEC融合架构及部署策略[J].电信科学，2018，34（04）：109-117.

[4] 朱梅冬，陆建鑫.PAM4技术在光通信应用中的系统分析[J].中兴通讯技术.2018，24（04）：37-41.

[5] 何晓明，岳萍，卢泉，尹远阳.面向5G承载的IP RAN网络演讲及关键技术[J].电信科学，2019（05）.