5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)方案分析

許煒鵬

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510220）

0 引言

目前，5G技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)讓網(wǎng)絡(luò)延時縮短到了毫秒級別，以此來保障連接密度的超高化，本文將3GPP設(shè)置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，對5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行分析，并提出了合理化的承載網(wǎng)絡(luò)方案。通過該方案的應(yīng)用，可有效實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)性能的進(jìn)一步優(yōu)化，并為運(yùn)營商的5G通信技術(shù)應(yīng)用提供更好的保障。

1 IPRAN技術(shù)概述

IPRAN技術(shù)主要是將IP/MPLS協(xié)議和關(guān)鍵技術(shù)作為基礎(chǔ)，面向移動業(yè)務(wù)承載來提供的二層、三層通道類的業(yè)務(wù)承載。在IPRAN技術(shù)中，主要的組成部分有區(qū)域技術(shù)、無連接技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)以及多進(jìn)程技術(shù)等，而其中最為廣泛應(yīng)用的技術(shù)就是無連接技術(shù)。通過該技術(shù)的應(yīng)用，可有效解決規(guī)模組網(wǎng)方面的問題。在當(dāng)今，IPRAN技術(shù)已經(jīng)能夠有效進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，在連通了網(wǎng)絡(luò)之后，其中的以太網(wǎng)保護(hù)措施將會起到良好的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)效果。因此，將該技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實中，可以讓客戶端的網(wǎng)絡(luò)效率得以良好保障，將系統(tǒng)控制協(xié)議和路由作為基礎(chǔ)，讓數(shù)據(jù)之間實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換[1]。而那些與路由器相關(guān)聯(lián)的協(xié)議，都將會通過承載技術(shù)而組成IPRAN技術(shù)的接口。

2 5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)方案

2.1 5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)部署需求

在當(dāng)今的5G時代中，IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)開始有了越來越多的新業(yè)務(wù)需求，比如eMBB、VR/AR、mMTC以及智能駕駛等。而在當(dāng)今的業(yè)界，對于5G通信技術(shù)和組網(wǎng)模式依然處在一個技術(shù)探討以及技術(shù)驗證的研究階段中。因為5G通信網(wǎng)絡(luò)屬于一種很多個業(yè)務(wù)統(tǒng)一融合在一起的承載網(wǎng)絡(luò)，其融合情況也十分復(fù)雜，尤其是大寬帶技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)以及多種新SDN技術(shù)引入之后，更是對傳統(tǒng)的IPRAN技術(shù)綜合承載網(wǎng)絡(luò)提出了越來越高的要求。這些要求具體表現(xiàn)在以下的幾個方面：第一，流量出現(xiàn)了明顯的歸屬變化，且在回傳協(xié)同方面也有了更加明顯的需求。相比較4G通信網(wǎng)絡(luò)而言，5G通信網(wǎng)絡(luò)需要通過MEC（移動邊緣計算）進(jìn)行構(gòu)架部署，以此來實現(xiàn)新業(yè)務(wù)部署需求的全面滿足。第二，大寬帶流量方面的需求、融合承載統(tǒng)一方面的需求以及網(wǎng)絡(luò)管道復(fù)用統(tǒng)計多歸屬需求越來越明顯，所有技術(shù)的商用模式及其發(fā)展都需要綜合考慮其投資效益和建設(shè)成本，同時也要綜合考慮其技術(shù)前后是否兼容以及網(wǎng)絡(luò)迭代發(fā)展等的諸多情況，所以，3GPP針對5G通信綜合承載網(wǎng)絡(luò)方面的需求給出了一張4G/5G網(wǎng)，以此來實現(xiàn)承載方案的統(tǒng)一，也就是5GNSA形式的組網(wǎng)框架。第三，5G通信方面出現(xiàn)了很多新增業(yè)務(wù)需求，比如低延時和大寬帶等需求，針對此類情況，為有效保障網(wǎng)絡(luò)帶寬資源得到合理利用，應(yīng)將多歸屬復(fù)用的支持作為組網(wǎng)的一個大前提。第四，在對5G通信技術(shù)中一些核心功能進(jìn)行下移的過程中，可以將實際的業(yè)務(wù)需求作為依據(jù)來做到按需部署，因此需要將三層IP層作為基礎(chǔ)的功能下移至匯聚層。在此過程中，可適當(dāng)將SDN（新型路由技術(shù)）引入，以此來實現(xiàn)路由效率的進(jìn)一步提升，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展。第五，因為5G通信技術(shù)的構(gòu)架實現(xiàn)了明顯改革，所以承載網(wǎng)需要對其做到全面支持。在5G通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，將SDN技術(shù)作為基礎(chǔ)，對轉(zhuǎn)發(fā)以及控制功能進(jìn)行分離設(shè)置，然后借助于網(wǎng)絡(luò)編輯切片的形式為系統(tǒng)的云化業(yè)務(wù)、低延時業(yè)務(wù)、IOT業(yè)務(wù)、回傳網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)、實施前傳業(yè)務(wù)等的協(xié)調(diào)提供支撐，讓5G通信端到端之間業(yè)務(wù)的多樣化需求得以良好滿足。

2.2 5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架建設(shè)

在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，可以將BBU（基帶處理單元）按照CU以及DU這兩個功能實體來進(jìn)行劃分，其中，CU功能實體主要包括非實時性的無線高層協(xié)議棧功能、一些核心網(wǎng)功能的邊緣以及下沉業(yè)務(wù)部署；DU主要對物理層功能以及實時性需求層的功能進(jìn)行處理，考慮到傳輸資源的節(jié)約，可以將一部分物理層功能傳遞給RRU（射頻拉遠(yuǎn)單元）進(jìn)行處理。如果通過合設(shè)模式對CU和DU這兩個功能實體進(jìn)行部署，綜合承載網(wǎng)絡(luò)就可以按照前傳以及回傳這兩種形式進(jìn)行簡單劃分。但是如果通過分設(shè)場景模式來進(jìn)行CU和DU這兩個功能實體的部署，則需要通過更細(xì)的形式來進(jìn)行綜合承載網(wǎng)絡(luò)的劃分，通常情況下，業(yè)界會將整個綜合承載網(wǎng)絡(luò)按照三段來進(jìn)行劃分，圖1為CU和DU分設(shè)場景模式下的綜合承載網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖：

圖1 CU和DU分設(shè)場景模式下的綜合承載網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖

具體劃分中，主要應(yīng)注意三點內(nèi)容：一是前傳網(wǎng)絡(luò)，在當(dāng)今的5G時代中，前傳網(wǎng)絡(luò)是RRU以及DU之間所定義的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸形式，如果前傳可以從CPR1演進(jìn)為eCPR1，則綜合承載網(wǎng)絡(luò)的大寬帶需求就可以得到有效滿足。二是回傳網(wǎng)絡(luò)，通過組網(wǎng)形態(tài)來看，可以將CU到5G通信技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)CN這兩者之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)定義成回傳網(wǎng)絡(luò)，如果通過云化部署的方式來進(jìn)行CU部署，則管理DU的數(shù)據(jù)將會對帶寬起到?jīng)Q定性作用，同時，就組網(wǎng)設(shè)備或者是流量來看，回傳網(wǎng)絡(luò)的收斂性比較好。三是中傳網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)也被叫做二級前傳網(wǎng)絡(luò)，其主要特點是無線業(yè)務(wù)的云化以及CU、DU之間的分離。具體方案中，對于中傳網(wǎng)絡(luò)的可靠性及其帶寬都有著非常高的要求，其收斂性應(yīng)該和回傳網(wǎng)絡(luò)的收斂性相類似。在對其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要對回傳網(wǎng)絡(luò)的基本特征進(jìn)行綜合考慮，并以此為依據(jù)來實現(xiàn)其科學(xué)設(shè)計。所以就綜合承載技術(shù)方面來看，IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)中的中傳承載和回傳承載之間并沒有區(qū)別。同時，在具體的部署過程中，既可以將CU部署到DU這一功能實體設(shè)備內(nèi)部，也可以將其集中起來進(jìn)行云化部署。在此過程中，為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的進(jìn)一步簡化，也可以將中傳網(wǎng)絡(luò)和回傳網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一進(jìn)行承載組網(wǎng)，這樣的組網(wǎng)方式可省略中傳網(wǎng)絡(luò)組建這一步驟，以此來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次的進(jìn)一步簡化。

具體組網(wǎng)方案設(shè)計中，考慮到5G業(yè)務(wù)的低時延以及大寬帶等的各項性能指標(biāo)，同時也考慮到5G業(yè)務(wù)在后續(xù)應(yīng)用中的拓展需求，在進(jìn)行5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)的部署過程中，可以通過IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)的分族化方式進(jìn)行部署，這種部署方式可有效提升網(wǎng)絡(luò)的綜合業(yè)務(wù)承載能力，并使其和原來的IPRAN網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)良好兼容，該綜合承載網(wǎng)絡(luò)也可以逐漸演進(jìn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)3G通信技術(shù)、4G通信技術(shù)以及5G通信技術(shù)之間業(yè)務(wù)承載的有機(jī)融合。對于低延時方面的uRLLC（超可靠低延遲通信）業(yè)務(wù)，在具體的綜合承載網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計中，可以將MEC引入，并將其和BBU之間進(jìn)行同址設(shè)置。通過這樣的方式，就可以讓綜合承載網(wǎng)絡(luò)的低延時需求得以有效滿足。

具體部署過程中，如果僅僅進(jìn)行一張新傳輸網(wǎng)的獨(dú)立建設(shè)，以此來滿足5G通信綜合承載需求，將會使其不能夠和原來的承載網(wǎng)絡(luò)之間做到有效兼容，這樣將會導(dǎo)致其運(yùn)維難度進(jìn)一步加大，并早場原有資源的浪費(fèi)。同時，因為VoLTE（長期演進(jìn)語音承載）在當(dāng)今依然并未得到全面普及，所以傳統(tǒng)的語音通話業(yè)務(wù)依然需要借助于2G或者是3G通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)[2]。因此，在具體的部署過程中，只需要對原來的IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)作出進(jìn)一步的能力優(yōu)化與升級即可，這樣不僅可以有效滿足5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用需求，同時也可以使其與原來的IPRAN之間實現(xiàn)良好融合。

3 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)今的5G時代中，5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)的研究和部署越來越受到社會的重視。而在具體的組網(wǎng)部署過程中，技術(shù)人員不僅應(yīng)該對目前的5G通信綜合承載網(wǎng)絡(luò)需求加以全面考慮，同時也應(yīng)該對其后續(xù)應(yīng)用中的拓展性需求以及該網(wǎng)絡(luò)和原來IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性做到全面考慮，并以此為依據(jù)來進(jìn)行5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)部署。這對于5G通信IPRAN綜合承載網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用需求的滿足、IPRAN網(wǎng)絡(luò)兼容性的保障和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展都將有著十分積極的影響意義。