5G回传规模组网及典型场景应用方案
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5G规模组网和融合业务共推承载演进
5G规模组网部署方案及其承载需求
4G/5G核心网多层云化部署推动承载网融合发展2019年我国运营商的5G核心网处于规模组网验证阶段，采用“中心+边缘”的两级云化数据中心部署架构（见【1】），重点完成4G核心网的NSA升级并向网络功能云化演进，主要提供eMBB业务。
2020-2021年将进入4G/5G核心网融合阶段（见图 1），启动SA规模组网，引导eMBB业务向5G核心网分流，并大力发展面向垂直行业的融合业务和网络切片服务，基于云端4G/5G融合核心网构建全新运营生态，围绕网络切片服务能力为不同行业提供增强的业务专网，构建5G应用创新生态（见【2】）。
图 1 4G/5G核心网云端共存与融合（来源：【1】）
为满足各类业务的差异化SLA需求，5G核心网的控制面采用省分和大区集中部署方案，用户面的网元按需集中或者分布式灵活部署。随着5G融合各行业业务的推广应用，城域边缘DC将规模建设，主要部署在汇聚机房或综合接入机房，推动5G回传网络和核心网的IP承载网在城域汇聚层的融合趋势加剧，因此应加强研究城域边缘DC的网络连接流向和流量需求，特别是对在边缘云之间有移动性要求的低时延业务，是需要MEC之间直接互连，还是通过上层DC转接，运营商需重点研究城域MEC的组网方案。
5G无线网CRAN分阶段部署推动中回传灵活组网
5G无线接入网的部署模式有DRAN和CRAN两种方案。在5G建设初期，无线接入网通常采用DRAN和CRAN小集中模式。由于CRAN组网架构便于实现DU实时功能与CU非实时资源的灵活部署，支持功能模块化、站间弹性协同和RAN切片化能力，具有降低综合成本、提升无线性能、支持云化演进、适应新业务部署的优势。
因此，为满足5G业务规模发展需求，5G无线接入网的规模部署将以CRAN为主，逐渐从小集中向大集中发展（见图 2），并加强室内无线覆盖。
图 2 5G无线接入网灵活采用多种部署方案
由于eMBB、mMTC、uRLLC三类业务对时延、带宽和连接类型需求差异大，因此CU和DU的部署方案在满足业务发展的同时，也要尽量考虑传输资源和机房站点等基础资源利用率的最大化。
1) 时延敏感的uRLLC和eMBB业务：5G建设初期，CU与DU一般同机房部署，有利于减少数据传输时延。对URLLC业务，其空口（AAU和DU/BBU之间）的数据面时延需控制在0.5~1ms以内时，在CRAN规模部署阶段，DU应部署在接入站点或综合业务接入机房才能满足低时延要求；
2) 时延不敏感的eMBB业务：CU和DU可分离部署，有利于提升资源利用效率。为保证5G交互类视频业务体验，CU与DU间单向时延需控制在3毫秒以内（注：eMBB的NR数据面时延小于4ms，见【3】）；
3) 海量连接的mMTC业务：需满足区域经济发展需求，确保网络信令处理能力和可扩展性好，因此CU与DU通常分离部署。由于mMTC业务对时延需求不大，因此对CU部署位置要求不高，优先考虑部署在城域或省分核心机房。
综上分析，5G的CRAN部署方案的灵活性和多样性明显提升，因此不仅对运营商的各类机房、光交接箱以及光纤光缆等基础资源和配套设施提出了更高要求，并且要求5G回传网在汇聚接入层提供更灵活动态的连接能力，例如CRAN大集中模式扩展了5G中传覆盖区域，分布式DU站点和CU云化机房之间需要多点到点的星型连接，导致城域汇聚接入层业务连接配置和运维复杂度明显提升。
5G基站共建共享推动5G前传共建和回传网络共享互通
5G时代，面临更高建网投资和更快建网挑战，在工信部协调推动下，我国四大运营商加强合作，开展5G网络共建共享工作。
5G网络共建共享采用无线接入网共享方式，核心网各自建设。根据不同的频率资源分配方式，无线网共享分为独立载波和共享载波两种模式。
（1）独立载波模式：是指共享的多个运营商共同使用一套基站设备，每个运营商独立占用一个载波，每个独立载波上只广播各自运营商的PLMN，每个运营商可以配置独立的小区级参数。在这种方式下，每个运营商的无线资源是相对独立的，可以独立的对每个频点进行参数配置。
（2）共享载波模式：是指共享的多个运营商共同使用一套基站设备，且多个运营商共享一个或多个载波，该载波上需要广播所有运营商的PLMN，共享的运营商使用基本相同的一套小区级参数。
图 3 我国运营商的5G无线网共建共享方案
针对5G前传和回传网络，共建共享方案需综合考虑新建基站接入光纤资源情况、BBU上的光口资源以及两个运营商的接入机房情况，对应不同的应用场景，将可能采用前传各自建设、5G回传网络共享互通的解决方案。
5G融合业务典型应用场景及其承载需求
5G业务进入跨界融合创新阶段
当前，以移动通信、人工智能、边缘计算、物联网为代表的新一代信息技术加速突破应用，互联网与传统产业跨界融合成为发展新趋势，给5G服务社会、实现“万物互联”带来无限可能。
5G可为广大消费者和各类行业用户提供多种融合创新业务应用：
1) eMBB主要提供云办公、云游戏、场馆直播、4k/8k超高清视频、增强现实和虚拟现实（AR/VR）3D视频等业务，目标是提供更高速率和更低时延，追求人与人之间极致通信体验。
2) uRLLC主要面向智能电网、工业控制、移动医疗、车联网等5G+垂直行业的融合业务应用场景，对低时延、高安全和高可靠性具有极髙指标要求，5G网络应提供毫秒级端到端时延、高安全和高可靠性保证。
3) mMTC主要面向智慧城市、智能家居、环境监测、智慧农业和森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。
5G+智能电网助力泛在电力物联网建设2019年3月，国家电网正式发布了《泛在电力物联网建设大纲》，规划2024年全面建成泛在电力物联网。泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，其总体架构见图 4。
图 4 泛在电力物联网的总体架构
5G网络的毫秒级时延、超高密度连接、超高速率和超大带宽特性，恰好满足泛在电力物联网对网络层的低时延、大带宽和广连接需求。近两年，我国运营商分别与国家电网、南方电网公司开展5G+智能电网的试验合作，通过5G无线、承载和核心网的端到端网络切片服务，助力电网实现自主化、精益化和智能化。表1列出了智能电网中控制类和采集类两大典型业务应用场景的通信需求，并提出了5G网络切片的类型规划。
表 1 5G+智能电网典型业务场景的网络切片方案
图5给出了智能电网的端到端网络切片应用方案示意图，需要5G核心网、承载网络和无线网协同实现5G网络切片管理。
图 5 电力专网的网络切片应用方案
1) 5G核心网和无线接入网：5G核心网配置不同的数据网络名称（DNN）来代表不同电力切片（包括差动保护、三遥、视频监控及普通办公业务），在控制面按需设置不同切片共享或独享接入和移动管理功能（AMF）、会话管理功能（SMF）；在云核心网侧对分属不同虚拟私有云（VPC）的用户平面功能（UPF），分别在VPC-GW配置到基站的静态路由。5G基站通过AMF到统一数据管理（UDM）/策略控制功能（PCF）查询用户开户默认数据网络名称（DNN），然后按照该DNN建立以太网PDU 会话（Session），核心网SMF根据DNN配置信息选择UPF；
2) 5G承载网：根据电力业务的不同VLAN标识，配置基于刚性管道或分组软隧道的不同L3VPN业务，建议将控制类、采集类的生产业务与管理类业务间采用刚性管道隔离。
5G+工业互联网推动智能制造全面升级
工业物联网的组成架构通常包括四部分：一是感知层，利用智能感知技术随时随地采集工业数据；二是网络层，通过有线和无线通信网络将传感器联网，并把现场采集数据传递出去；三是平台层，利用大数据分析、云计算存储等技术建设工业云平台作为数据中台，对各类数据进行深度分析、挖掘和利用；四是应用层，基于信息管理、智能终端和各类应用技术，实现工业互联网的智能化应用。图6给出了工业互联网的系统组成示意图。
工业互联网的通信网络包括工厂内网络和工厂外网络。
1）工厂内通信网络：对于固定连接的应用场景，工厂内网络主要采用有线方式，包括工业总线、工业以太网、时间敏感网络（TSN）、工业无源光网络（PON）和确定性网络DetNet等。对于要求高移动性和低时延的应用场景，5G无线网能满足对实时性、可靠性、稳定性和移动性的严格要求。工厂内专用5G小基站的应用场景不涉及5G回传网络。
2）工厂外通信网络：5G无线网可应用在工厂外的泛工业场景，如数字油田、数字港口、智慧矿山、智能电网中的配电自动化等。工厂外通信网络的应用解决方案包括互联专线（实现分支机构或者上下游企业及用户互联）、上云专线（实现工厂与工业云平台互联）和上网连接（实现工厂和互联网连接）等，可以通过5G回传网络或专线网络提供连接，且典型应用场景的网络切片需求见表 2。
表 2 工业互联网的典型业务场景和5G网络切片需求
5G+智慧医疗提升全民医疗服务水平
5G+智慧医疗可服务于多种典型应用场景（见图7），首先用于构建5G智能急救信息系统，有利于提升全民医疗服务水平。我国运营商正在大力开展与医疗机构的合作，利用5G公网（eMBB+uRLLC）和院内5G物联网（mMTC）构建智慧医疗系统，因此要求5G承载网络，特别是回传网络同时支持eMBB的高清视频、uRLLC的低时延高可靠和mMTC的大连接应用的网络切片服务支撑。
图 7 5G+智慧医疗的典型应用场景
表 3 5G+智慧医疗业务的网络切片需求分析
网络切片服务和MEC部署推动5G承载按需发展
5G融合业务将渗透到社会各行各业，与智能电网、工业设施、医疗仪器和交通工具等深度融合，实现万物互联的愿景，并依托MEC边缘云开展各类业务创新（见图8）。为支撑5G融合业务发展，5G回传网络需提供基于SLA的网络切片资源服务能力，并支持边缘云MEC的灵活按需互连。
图 8 边缘云支撑5G融合业务创新发展
基于SLA的网络切片全生命周期服务能力
由于不同行业的5G融合业务具有差异化的通信网络性能指标要求，因此运营商的切片编排及运营管理系统（OSS）首先将端到端SLA需求分解为无线、承载和核心网各自的策略和性能参数，然后由各专业的管控系统进行资源编排和配置。
目前5G承载网络管控系统的智能切片管理模块仍处于开发应用的起步阶段，需支持基于SLA参数（带宽、时延、丢包和抖动等）的网络资源编排和分配，与数据转发平面一起实现网络切片资源的按需设计、自动部署、SLA保障、监测分析、安全隔离和按需调整的全生命周期服务，支持租户对传输资源和切片业务的可管可控等运营能力，拓展全新的网络资源服务和运营模式。
基于MEC的边缘云灵活互连组网能力
边缘云的部署，可提升各类5G融合业务体验，推动网络向全云化服务架构演进，具备全连接能力、固移业务协同能力和开放服务能力等优势。由于MEC主要部署在城域汇聚机房或综合业务接入机房，未来5G成熟商用期，MEC数量将不断增加，因此5G承载网络应为边缘云DC提供低时延和灵活按需的网络连接，将L3VPN网络扩展到网络边缘，实现边缘云DC的大规模互连组网。
城域边缘数据中心互连助推承载融合发展
多层云化数据中心部署提出新型承载需求
业务云化已成为ICT产业发展的大趋势，运营商需缩短5G融合业务上线时间，推动4G/5G依托MEC建立良好生态合作圈，以“云网边端”协同为核心，推动各类5G融合业务发展。近年来，我国运营商正在部署新一代固定和移动业务融合发展的数据中心网络，采用图 9的两级多层组网架构，包括中心DC（大区中心或省级DC）、地市核心DC、区县级边缘DC和综合接入机房的边缘DC，并开展不同类型的5G融合业务，对城域数据中心互连提出了新的承载需求。
图 9 5G核心网的云化DC分层架构和业务部署方案
边缘云出现移动业务本地分流的承载需求
边缘云内集成了5G核心网的用户面网元UPF、MEC服务器、应用软件及管理平台，对于某些实时交互游戏和视频流媒体类业务，还将集成移动内容分发网络（mCDN）。
ETSI和3GPP联合规范了MEC的诸多功能，包括本地分流、会话和服务连续性、网络能力开放、QoS保证与策略控制等，其中本地分流模式将对5G承载网络提出了新的连接需求。车联网中远程自动驾驶、实时交通数据采集和广播、高清地图服务等应用可通过MEC实现。
车辆在行驶过程中将在不同MEC之间采用图10的MEC网关切换、内容服务器不变的本地分流模式，因此要求承载网络提供UPF和MEC之间东西向的低时延连接需求，如图中红色连线所示。
图 10 边缘云的移动业务分流模式一及其对承载的连接需求
对于移动客户的边缘流媒体业务场景，可采用图 11本地业务分流模式，即MEC切换、内容服务器也改变，对承载网络的连接需求如图中红线所示。
图 11 边缘云的移动业务分流模式二及其对承载的连接需求
边缘云DC呈现L3VPN规模组网和高速光互连趋势
为支撑边缘云DC的互连组网，5G承载网络应进行城域组网方案的优化调整，支持大量新增边缘DC之间的按需互连和灵活组网需求，并满足时延敏感类业务的就近转发和确定性低时延需求。
不同类型的5G业务将在边缘DC的不同层面进行本地分流处理，图12给出了5G终端到5G不同网元的端到端时延性能指标分配，其中5G终端到基站的无线空口时延指标小于1ms（往返时延），到综合接入机房的边缘DC的单向时延指标为2~5ms，到汇聚机房边缘DC的单向时延应小于10ms，到本地核心机房的单向时延应小于20ms，到省内和大区中心DC的单向时延应小于50ms。
图 12 5G核心DC和边缘云DC的时延性能指标分配
图13和表4给出了边缘云内部以及与上层DC的逻辑连接类型和方向需求。
图 13 5G边缘云的网络连接需求
表 4 5G边缘云互连的流向分析表
据调研，MEC硬件可采用单台服务器或多台服务器集群，近期需要1个10GE或多个10GE光口，未来可升级为25GE光口。由上可见，边缘云的互连需求，与5G中传F1接口和回传N2/N3接口的类型（10GE或25GE光接口）和流向比较接近，差异主要是业务连接的源宿IP地址不同。
因此，建议运营商通过5G回传网络的L3VPN部署到边缘DC，一张网络同时实现边缘云DC互连，因此提出了5G回传网络实现L3VPN大规模组网的需求。现有5G回传网络实现多层云化DC互连的组网方案见图14。
由于相邻区县的边缘DC之间的连接需通过上一级骨干汇聚节点实现跨区县的连接调度，因此网络传输时延和带宽占用都将增加，应评估该组网方案对uRLLC等低时延业务性能的影响。
对于不满足低时延性能的情况，应对城域回传网络的拓扑和调度方案进行优化，骨干汇聚节点之间的调度层实现全网状互连，并优化光纤路由，适应边缘DC的低时延互连需求。
图 14 支撑多层DC互连的5G承载组网方案
未来5G融合业务蓬勃发展，5G承载网络面临不断扩容需求。随着固移融合、网络云化发展和边缘DC部署规模增加，边缘云对高速光互连的网络连接数量和容量都会急剧增长。借鉴于大区和省核心DC之间采用IP 承载网+WDM/OTN光网络的联合组网方案，并且高速光互连接口正从100GE向400GE发展；在边缘DC互连接口发展到100GE时，建议采用低成本的城域WDM实现光波长直接互连，可增加ROADM实现动态调度，并向开放光层互连方向发展。
5G回传规模组网技术及应用方案
5G回传网络实现规模组网的关键技术
近期许多省市都发布了加快推进5G产业发展的实施意见，某些发达省市将在2020年底前建成2-3万个基站，实现城区5G信号的全覆盖。
预估在2019-2022三年期间，我国发达省市将建设上百万个5G基站，与全国400百万个LTE基站配合，实现全覆盖的高速移动互联网络。
因此，大规模组网技术和应用方案成为5G回传网络急需解决的重要问题。我国三大运营商在2019年都已明确5G建设初期的回传网络技术路线选择：中国移动的5G新建传输网络采用切片分组传送（SPN）技术，对于现网具备PTN扩容和升级条件的地市，将采用PTN升级SPN技术方案。
中国电信和中国联通在城域主要采用现网IP RAN扩容方案或新建IP RAN增强SR和EVPN技术方案，在省内干线主要采用IP承载网和WDM/OTN的联合组网方案。在2018年9月发布的《5G承载网络架构和技术方案》白皮书基础上，表5汇总分析了5G回传网络实现大规模组网的关键技术。
表 5 5G回传实现规模组网的关键技术分析
为支撑5G成熟商用期的大规模组网，5G回传网络应重点加强以下规模组网关键技术研发和规模试点验证。
(一) 支持超大容量和开放高速光互连组网5G回传网络的线路速率已支持50GE、100GE和200GE的高速以太网接口或灵活以太网（FlexE）接口，为实现容量扩容，线路速率将采用支持多波长绑定的FlexE或FlexO接口。
目前支持10km以上传输距离的400GE的PAM4和低成本硅光相干光模块技术尚未成熟，因此需重点推动400Gbps光电芯片技术和低成本开放WDM及ROADM系统研发和产业应用，在5G回传网络线路容量提升到N*400Gbps时，建议在城域范围逐步应用开放式WDM线路系统和ROADM光网络节点系统，通过开放高速光互连组网来降低网络综合成本；未来7nm的56Gb/s和112Gb/s 高速SerDes（Serializer串行器/Deserializer解串器简称）芯片技术实现产业化，线路接口速率将提升到800Gbps乃至1Tbps。
(二) 支持灵活扩展的L3VPN大规模组网业务部署建议采用L3到边缘的HoVPN（Hierarchical VPN）方案，可用的分组隧道转发技术包括IP/MPLS（-TP）、SR-MPLS以及未来的SRv6等。
由于传统基于MPLS的L3VPN网络存在着N平方的扩展性问题，基于源路由的段路由（SR）技术可较好的解决L3VPN的网络扩展性问题，简化了中间节点的标签分发和转发操作，并且有利于实现SDN集中管控和网络可编程，因此建议5G回传网络通过设备软件升级全面引入SR-MPLS技术。
SR隧道包括SR-TE（或SR-TP）和SR-BE，SR-TE主要利用控制器规划配置隧道路径，通过在隧道头节点压入路径标签栈信息，实现隧道路径的可规划性，达到流量工程的目的。SR-BE是在一个IGP域内的所有节点之间自动建立全网状连接的SR-BE隧道，不需要人工或者控制器触发，可满足动态按需的连接需求。
未来uRLLC和mMTC业务规模部署带来的海量连接和超大规模组网挑战，5G回传网络应重点加强支持超强网络扩展性、基于SLA的流量工程、较高转发效率和网络可编程性和业务链服务能力的SRv6技术。
(三) 支持差异化SLA的层次化网络切片服务能力为支持不同SLA需求的5G融合业务，5G回传网络需提供软硬切片相结合的传输网络资源，并保障业务所需的带宽和时延性能，以及安全隔离和高可靠性。
1) uRLLC应用场景：为满足确定性低时延和安全隔离性要求，5G回传网络支持TDM或波长的硬管道隔离转发能力；TDM硬管道技术包括FlexE子速率通道和FlexE Group接口、城域传送网（MTN）的以太网切片通道连接、OTN的ODUk通道等；WDM波长通道包括100G/200G单波长以及FlexO多波长。面向时延敏感类业务的应用场景，需重点评估分析不同低时延技术方案满足大规模组网的可行性和可靠性。
2) mMTC应用场景：由于移动物联网业务普遍是小颗粒（2M~200M为主）的海量连接需求，因此5G回传网络需支持小颗粒业务接入和交叉调度能力，目前，MTN和OTN都在开展小颗粒业务技术方案和标准化研究，需要利用此契机，推动新一代传送网络技术和芯片研发，演进方案研究。
(四) 支持批量自动开通和网络扩容的自动化运维方案5G融合业务发展呈现灵活按需开通的态势，特别是mMTC应用场景存在海量连接需求，因此5G承载网络应在城域接入层支持按需灵活部署盒式小设备，实现5G回传和边缘云DC的互连。为加快网络部署进度和业务开通效率，5G承载网络应支持网络规模部署和运维能力，具体包括：
1）支持大规模建网时的IGP分层分域策略模板和SR基础协议配置的批量自动下发，通过SDN管控系统实现L3VPN域内和域间路由信息的批量发布等；
2）支持远端接入设备的上下电操作和DCN自开通能力；
3）支持基于LLDP实现节点和链路等网络资源自动发现、接口类型识别和能力自动发现等功能；
4）支持业务在线高精度性能监测技术，实现大规模组网时的批量自动开通和部署，并支持大量性能数据的监测分析和图表多维度呈现能力。
(五) 管控系统支持网络切片全生命周期管理和智能化运维承载网络的管控系统是运营商网络网络资源服务和运维能力的集中体现，对运营商5G融合业务的发展起着重要支撑作用，是承载网络近两年需持续推动开发、集成和功能完善的系统，主要支持以下能力要求：
1）为实现SDN管控和网络切片全生命周期管理，应支持传统网管系统向管控一体化系统平滑升级和演进；
2）支持开放的北向接口，对外实现面向4G/5G核心网管控系统或上层综合业务编排及OSS系统的网络资源服务能力开放，以及第三方网络资源服务能力的开放；对内实现承载网络的多层多域协同控制、跨域的虚拟网络资源协同管控及运维；
3）支持基于BGP-LS搜集和更新网络拓扑，支持基于PCEP实现集中路径计算，支持基于Netconf+Yang实现SDN配置下发和网络状态上报；支持基于Telemetry的带内OAM性能监测实例的批量开通、监测分析和图表呈现能力。通过大数据分析和人工智能技术提升智能化运营和自动化运维能力。
5G回传规模组网应用方案
L3VPN到边缘的IGP分层分域组网方案对于大中型城市，MEC边缘云将下沉到汇聚节点或综合业务接入节点，因此5G回传网的L3VPN功能将下沉到城域边缘，并且全网面临着大规模组网和管控系统的挑战。
运营商可根据不同地市网络规划建设方案，选择L3VPN到接入层的组网方案，或在4G回传网络的L3VPN+L2VPN组网方案上扩容升级。
L3到接入层是指在5G回传网络中核心层、汇聚层和接入层均采用SR隧道方式承载，端到端部署IGP协议。为解决可扩展性问题，MPLS的L3VPN支持分层VPN（Hierarchy of VPN，简称HoVPN）技术方案，该方案对城域核心层的设备路由能力和转发性能要求较高，而对接入层设备要求相应较低，符合城域典型的分层组网模型。
基于SR-MPLS的L3VPN采用HoVPN分层方案，通过IGP分域来控制单个IGP域内节点数量，端到端部署IGP协议。IGP分域点设置有两种可选方案，具体如图 15所示。
1) 在普通汇聚节点进行IGP分层分域，核心汇聚层所有节点在IGP进程1，每对普通汇聚节点下挂的每个接入环上节点构成一个IGP进程。如图15的（1）所示，一对普通汇聚节点同时在IGP进程1、2和3中，实现跨不同IGP域的路由转发；
2) 在重要汇聚节点进行IGP分层分域，核心层所有节点在IGP进程1，每对重要汇聚节点下挂的汇聚环和所有接入环上的所有节点构成一个IGP进程。如图15的（2）所示，一对重要汇聚节点同时在核心层IGP进程1和接入汇聚层IGP进程2或3中，实现跨IGP域的路由转发。
图15 5G回传的L3VPN分层分域组网的两种方案
两种IGP分域组网方案的对比分析见表6，运营商可根据自身承载网络的具体情况（如网络总体规模、建设方案是扩容4G回传网络还是新建5G回传网络、光纤资源等）、5G网络和业务的规划发展方案（如业务分阶段发展策略、边缘云部署方案等），综合评估分析核心和接入IGP域规模的均匀度、对各层设备路由表和转发表规格要求、网络规模部署开通的复杂度、后期网络扩容调整的运维复杂度等方面因素，选择合适的IGP分层分域应用方案。
表 6 L3VPN规模组网的IGP分层分域方案对比分析
5G网络切片端到端标识应用方案
为了开展差异化的5G网络切片服务，运营商需要首先进行网络切片的端到端标识方案规划，从而实现无线、承载和核心网的标识互通，针对不同业务切片类型和SLA需求制定网络切片服务的配置策略模板，承载网再根据相关策略方案配置差异化的软/硬隧道网络转发资源。图16给出了5G网络切片的端到端标识的应用解决方案。
图 16 5G网络切片的端到端标识方案
3GPP规范了5G网络切片的标识方案包括两类：
1) Slice Type：表示切片类型，至少分为eMBB、uRLLC、mMTC三类，与承载的网络切片对应；
2) Slice Difference：标识同一个切片类型下的不同用户，与承载的VPN对应。由于Slice Type 和Slice Difference被封装在5G无线协议的GTP隧道中，因此5G承载网络无法解封装和识别这两个切片标识，只能通过以太网和IP层的标识方案实现端到端切片的识别和优先级转发策略互通。
5G承载设备支持识别核心网和基站接口内的VLAN ID和IP子网段地址标识，从而实现切片标识互通和分组隧道的路由转发。
运营商需统一规划切片类型与VLAN ID和VLAN优先级或IP DSCP的对应关系，不同用户的Slice Difference与IP子网段地址及IP DSCP的对应关系，从而实现端到端网络切片的有效识别和保障SLA的分组转发。
网络切片业务高精度性能监测技术及其应用方案
为了更好的提供5G网络切片的SLA服务保障和切片租户的自主运维监测，5G承载网络需要提供面向网络切片业务的高精度性能监测技术和应用解决方案。按照性能监测OAM报文信息的携带、传输和处理机制不同，分组网络的性能监测技术实现方案可分为三大类：
一是网络设备支持与业务信号随路传输的带内OAM技术（In-band OAM），
二是网络设备支持与业务信号共路传输的带外OAM技术（Out-band OAM），
三是网络在外部部署专用探针技术。
后两种方案已在4G回传网络中应用，由于不能真实反映业务报文的丢包和时延性能，且其检测精度不高，因此难以满足uRLLC业务场景对低时延和高可靠性的要求。近年来，5G承载网络设备开始研发支持与业务报文随路转发的带内性能检测方案，也称为InBand OAM。该方案是检测业务流本身的丢包、时延（单向）和抖动（单向）等性能指标，通过源节点进行报文染色，中间和目的节点进行记录上报，性能分析系统集中处理检测数据的机制，实现基于业务流的在线性能监测能力。
承载设备的In-Band OAM机制与管控系统的性能采集监测分析模块共同完成端到端性能检测分析和逐跳故障定位功能，管控系统完成In-Band OAM功能的基本参数配置，从设备转发面采集性能检测数据，在管控系统进行相关的性能分析和结果呈现。In-Band OAM方案通过以下两项关键技术来实现：
(一) 关键技术1：基于包染色机制的In-band OAM在线性能监测
（1）基于随路检测原理，对实际业务流进行特征标记（染色），并基于IP五元组等特征字段识别业务流，将业务特征信息映射为一个流标识（Flow ID）进行业务标识，并进行丢包和时延测量；
（2）支持网络业务流的端到端和逐跳性能检测能力，可快速感知网络性能劣化等相关故障，并进行精准定界和排障。
(二) 关键技术2：基于自动化质量测量（Telemetry）实现数据采集和上报
（1）订阅方式支持静态订阅或动态订阅；
（2）上报连接采用gRPC或UDP；
（3）上报数据格式采用GPB或JSON/XML。在5G回传网络规模组网情况下，高精度在线性能监测技术的应用方案支持：
（1）全自动批量部署：支持5G业务流的自主学习，自动识别业务报文的5元组信息来创建监测实例，实现监测实例的批量自动部署；
（2）高精度性能监测：基于业务报文的丢包数、丢包率统计上报；基于真实业务的单/双向时延抖动统计上报；支持端到端监测和逐跳故障定位；
（3）高效数据采集上报：基于Telemetry的一次订阅、周期上报的高效数据交互模式。
图 17 业务端到端随流性能监测技术的应用方案
支持IPv6的方案及未来向SRv6演进5G承载网络支持IPv6的内容包括两层含义：一是在5G承载网络的客户侧支持采用IPv6地址业务的私网路由，二是在5G承载网络侧支持分组隧道转发的IPv6化。
在5G建设初期，5G承载网在私网路由侧应支持IPv4和IPv6双栈，目前5G承载网络设备已普遍支持双栈；在5G承载网络侧，运营商可根据承载网络设备支持IPv6的实际情况和IPv6整体发展策略，确定5G承载网络在公网侧的分组隧道转发是否要支持IPv6。SR在数据平面设计了两种实现方式（详见IETF RFC 8402），两种方案支持IPv6有不同的演进路径（见图18）。
1) 一是SR-MPLS，重用了MPLS数据平面，可以在现有IP/MPLS网络上增量部署，目前主要支持基于IPv4的控制平面ISIS、OSPF和BGP等协议，未来可根据需求通过软件升级支持IPv6的相关控制协议；
2) 二是SRv6，使用IPv6数据平面，基于IPv6路由扩展头（SRH）进行扩展（SRv6报头格式详见IETF工作组草案draft-ietf-6man-segment routing -header-26），可以在现有IPv6网络上增量部署。
图 18 5G承载网支持IPv6的应用和演进方案
SR-MPLS可认为是“下一代MPLS”，SRv6则代表了全新的思考设计和网络运营方式，如网络即计算机（详见IETF工作组草案draft-ietf-spring-srv6-network -programming-04）。SRv6的目标是实现网络极简，即控制平面是支持IPv6的IGP/BGP，转发平面则是纯IPv6。SRv6的极简和可编程两大特性得到了业界广泛关注，但也要解决SRv6在协议开销、转发效率和对硬件要求方面的问题。表7对比分析了SR-MPLS和SRv6的异同。
表 7 SR-MPLS和SRv6的对比分析
目前有多个IETF草案定义了多种SRv6 Segment指令，包括Underlay的Segment（转发、TE），也包括Overlay的Segment（L2/L3 VPN），还包括服务编程的Segment（业务链）以及用于5G移动核心网用户面的Segment等。可以看出，SRv6已超出了Underlay的范畴，朝着全功能、网络级指令集演进。目前，SRv6在实际网络中部署很少，部署的业务主要是尽力而为的L3VPN over SRv6，没有SRv6流量工程，更没有业务链这类高级功能，与之相对的是，随着Linux/VPP/智能网卡对SRv6的支持，SRv6在主机侧的应用和创新则是蓬勃发展，从而实现“网络即计算机”的愿景。
SRv6值得深入研究的另一个新技术是SR Policy，它完全抛弃了隧道接口的概念，重新设计一套SR-TE体系，具有更强的网络扩展性和SLA服务能力，具体见图 19。SR Policy通过Segment列表来实现基于意图的流量工程和自动引流。Segment列表对数据包在网络中的任意转发路径进行编程。列表中的Segment可以是任何类型：IGP Segment、IGP Flex-Algo Segment、BGP Segment等。
图 19 SR-TE的两种体系对比
SR Policy由以下三元组标识：
1) 头端（Headend）：SR Policy生成/实现的地方；
2) 颜色（Color）：是任意的32位数值，用于区分同一头端和端点对之间的多条SR Policy；
3) 端点（Endpoint）：SR Policy的终结点，是一个IPv4/IPv6地址。在给定的头端节点上，SR Policy由颜色和端点构成二元组标识。颜色是SR Policy的重要属性，通常代表意图，表示到达端点的特定方式（如低延迟、低成本并排除SRLG等），用于实现SR-TE的自动化。SR Policy技术主要定位在5G网络切片和低时延多云互联等应用场景，目标是让5G网络切片服务和多云部署和迁移简单易操作、可扩展性高，并为业务自动化提供端到端的SLA保障。SR的高精度性能监测技术实时测量每条链路的时延，按需自动生成SR Policy的低时延路径，自动引流将云互联业务引导至最优路径，结合SDN控制器还可实现灵活的跨域端到端动态带宽调整能力。
自2018年以来，国际权威独立测试机构EANTC（欧洲高级网络测试中心）连续两年在其MPLS+SDN+NFV多厂商互操作测试中进行大量SR-TE和SR-BE测试，部分厂商还开展了SRv6的测试验证和互操作演示。从测试涉及的应用场景及互操作结果来看，国内外设备厂商对SRv6的支持情况不断取得进展。
由于IETF关于SRv6的技术标准大量还处于个人草案阶段，因此建议持续跟踪研究，不断推动国内技术标准、产品开发和应用方案的完善。4.2.5 支持网络切片全生命周期管控的应用方案5G回传网络应支持在管控系统中对同一物理网络虚拟出多个独立逻辑网络，并给各虚拟逻辑网络分配独立的网络资源，实现不同虚拟逻辑网络承载业务的SLA隔离。5G回传网络的切片资源管控视图由物理网络层、虚拟逻辑网络层、业务应用层组成，见图20。
图 20 5G回传网络的网络切片管控视图
管控系统应支持动态收集和更新物理拓扑资源，包括物理设备和物理链路，组成物理网络层视图。虚拟网络层是通过对物理网络层进行逻辑抽象，将物理网元虚拟化成多个逻辑vNode、物理链路可虚拟化成多个逻辑vLink，进而将逻辑vNode和vLink组合成逻辑vNet网络。业务应用层是运行在逻辑切片环境内，提供L3VPN、E-Line、E-Tree、E-Lan等业务服务。5G回传网络应支持基于网络切片的全生命周期管理要求，开展虚拟资源的管控功能：
1) 支持对物理网络资源进行虚拟，将虚拟逻辑的vNode和vLink组合成逻辑网络vNet（vNet = vNode + vLink）；
2) 支持为逻辑网络切片分配转发通道资源，如VLAN子接口、FlexE或MTN接口、FlexE Client或MTN Channel、SR-TE或SR-TP隧道等；
3) 支持按照用户需求进行创建、修改、查询逻辑切片网络拓扑；
4) 支持按照用户需求修改逻辑切片网络属性，满足不同网络切片带宽、时延承载要求；
5) 支持切片的按需部署，可以动态增加或删除切片，删除切片不影响已存在的其它切片；
6) 提供开放的北向接口，支持基于上层应用来开放网络编程能力，便于灵活定制和开通业务。此外，5G回传网络的管控系统还应支持标准的南向接口协议，具体见表8。
表 8 5G回传网络管控系统的南向接口协议要求
5G承载网络共建共享和互通方案
承载网络支撑5G共建共享实施
三大运营商和广电网络将加强5G基站的共建共享合作，因此需研究5G前传和回传网络的共建共享或互连互通方案。根据运营商合作框架中的基站共建共享、基站分区自建共享两种典型合作方案，可选择双方共建共享基站前传的方案1，或双方分区自建基站前传，通过5G回传网络的共享和互通来接入对方核心网的方案2，根据5G回传网络互通层面的差异，方案2又可分为三种子方案，具体如图21所示，互通层面的选择应根据不同5G融合业务对时延、带宽性能和边缘云的处理需求来选择。
图 21 5G承载网络的共建共享和互通方案示意图
5G前传共建共享方案
方案1适用于5G业务发展重要区域的共建共享基站（包括宏站和室分站），为便于运营商各自采用端到端网络切片开展5G融合业务，推荐采用双方共建共享接入机房、前传光纤和设备，接入各自回传网络实现端到端组网的方案。因此，建议优先部署具有两个接口的BBU，分别接入各自回传接入设备，通过各自的本地4G/5G回传网络接入核心网。该方案的具体部署需评估共享基站和BBU之间可用的光纤资源。
若光纤资源较充足，建议考虑通过光纤直驱方式直接连接到BBU，推荐基站和BBU的光口采用单纤双向光模块，可节省一半数量的光纤消耗；若光纤资源不足，建议采用无源WDM或半有源WDM方案连接到BBU，推荐基站和BBU的光口采用支持单纤双向的WDM光模块，实现一根光纤传输共享基站的3对或6对双向连接。
5G回传网络共享互通方案
方案2适用于两个运营商各自分区建设基站，分别接入各自核心网的情况。针对该方案，运营商应各自建设基站的前传网络和回传网络，通过综合接入机房或汇聚机房（方案2-1）、本地核心机房（方案2-2）、省会/大区干线机房（方案2-3）的承载设备与对方的承载网络进行互通，将业务接入到对方的核心网。
5G回传网络的共享互通方案应满足以下要求：
1) 双方的回传网络互通采用IP/MPLS L3VPN跨域互通的OptionA方案，通过BGP进行路由过滤和控制，相互发布对方5G NSA和4G基站的汇总路由；在具备双节点和双链路互通条件的地市，应采用四个节点“口字形”互通组网方案，配置VPN FRR和IP FRR实现节点或链路故障的快速保护，提升网络可靠性；
2) 5G NSA共享基站采用不同VLAN ID的逻辑子接口，分别配置双方业务的IP地址，用于区分不同运营商的5G业务；基站的IP地址配置应遵从运营商合作框架中的IP地址段分配方案；以省为单位，各自协商VLAN规划。
总结和展望
5G规模组网、融合业务发展、城域边缘云DC互联等共推5G承载网络加速演进，5G回传网络的L3VPN规模组网，网络切片端到端标识应用、高精度业务性能监测、支持IPv6及向SRv6演进、网络切片全生命周期管控，以及5G承载的共建共享和互通等关键技术与应用方案至关重要。
未来2-3年5G将进入规模商用期，建议5G回传网络重点推动硬切片的TDM灵活管道、软切片的分组高效转发、高精度业务性能监测、网络切片智能管控和自动化运维等关键技术，同时增强超大容量和开放光层互连、海量灵活连接和网络切片承载、基于SDN/NFV的智能管控、按需动态部署和批量开通运维等产业化能力，多方位支撑5G网络的大规模部署与各类融合业务创新发展。
5G规模商用按需加速推进，新型承载需求和技术应用方案将不断出现。5G承载工作组将与业界加强合作、聚焦共识，协同推动5G承载网络关键技术研究及测试评估、标准规范制定等工作，共同促进5G承载技术与产业有序发展，全力支撑5G规模商用与融合业务蓬勃发展。
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