面向5G回傳承載需求的IPRAN網(wǎng)絡(luò)演進方案探討

卓 輝

（廣西通信規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

針對增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模物聯(lián)（mMTC）及高可靠低時延（uRLLC）等不同應(yīng)用場景，5G用戶體驗的接入峰值最大需求相對于4G提升了數(shù)十倍甚至更高量級，端到端時延要求和時間同步精度需求相對于4G均提升了10倍以上的量級，同時5G在組網(wǎng)架構(gòu)和技術(shù)方面又引入了軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）及網(wǎng)絡(luò)切片等新型技術(shù)。需加強滿足諸多新型特性的5G回傳承載方案的研究。

1 目標(biāo)架構(gòu)

5G的基站具有密度高、容量大及部署靈活的特征，并且要求承載網(wǎng)具備靈活又高效、成本低而智能等特點。基于IPRAN網(wǎng)絡(luò)演進的5G回傳承載方案應(yīng)該具備以下特征。（1）多業(yè)務(wù)接入承載具有綜合性，不僅能切合5G業(yè)務(wù)承載的需求，而且能合理貼合專線等綜合業(yè)務(wù)承載的需求。（2）網(wǎng)絡(luò)智能化，可以迅速調(diào)整并且優(yōu)化業(yè)務(wù)，推動大量業(yè)務(wù)的發(fā)展與修整；加快反映業(yè)務(wù)路由的更替與相關(guān)調(diào)度；具有全網(wǎng)最智能化的編排調(diào)度能力。（3）網(wǎng)絡(luò)十分穩(wěn)定，合理地進行集約，把綜合業(yè)務(wù)的順利接入與傳達作為最終目的，加快C-RAN的布置與安排，從而滿足基站隨時接入的計劃。（4）構(gòu)架清楚明晰，借助構(gòu)架的進一步優(yōu)化來減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，提升網(wǎng)絡(luò)的靈敏程度，推動業(yè)務(wù)的擴張[1]。

演進的IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)以IP或MPLS技術(shù)為基礎(chǔ)，從而把切合移動的承載、客戶組網(wǎng)專線（L2VPN、L3VPN）、互網(wǎng)絡(luò)專線及互聯(lián)網(wǎng)接入等多項目的綜合性承載要求為目的，并且具有兼容性和共享性的特點。

基于IPRAN網(wǎng)絡(luò)演進的5G回傳承載方案的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架與以往一致，網(wǎng)絡(luò)依舊保持原先的核心、匯聚及接入的三級基本構(gòu)架。

2 承載方案

5G網(wǎng)絡(luò)的承載方案可以分為兩種，一種是基礎(chǔ)的承載方案，另一種是功能提升的演進方案。5G承載的初始期間，可以使用前者來進行5G業(yè)務(wù)的承載，隨著技術(shù)的提升與演進，再使用后者來進行5G業(yè)務(wù)的承載。

2.1 基礎(chǔ)承載方案

基礎(chǔ)承載方案主要使用的是HoVPN方案，而專線業(yè)務(wù)則使用的是分階段性的VPWS與VPLS方式。

圖1為基礎(chǔ)承載方案。一個ISIS的進程中，具備IGP協(xié)議層次化的部署，中心匯聚層和接入層均布設(shè)ISIS協(xié)議，具備核心層設(shè)備等，并采用level 2。接入環(huán)則使用的是ISIS多進程，各個接入環(huán)均配有一個ISIS進程，同核心匯聚層具備隔離的效應(yīng)。

圖1 基礎(chǔ)承載方案

東西方向的eX2業(yè)務(wù)使用LDP隧道來進行承載，南北方向的S1業(yè)務(wù)能夠使用LDP和RSVP-TE隧道來進行承載。

2.2 功能提升演進方案

功能提升的承載方案應(yīng)該依據(jù)本身的需求來輔助使用SDN、SR、EVPN及Flex-E等新興技術(shù)，從而更優(yōu)質(zhì)地進行智能運營與維護、網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)搜集與分析及網(wǎng)絡(luò)分塊等工作。圖2為功能增強演進方案。

圖2 功能增強演進方案

相較于基本的承載方案，可以使用EVPN L3VPN業(yè)務(wù)來對HoVPN方式進行替換；承載L2專線業(yè)務(wù)時，可以使用SR協(xié)議來對LDP/RSVP進行替換；承載5G業(yè)務(wù)或者DCI業(yè)務(wù)時，可以使用EVPN L2VPN業(yè)務(wù)來對VPWS/VPLS方式進行替換。

（1）EVPN技術(shù)。這項技術(shù)最早出現(xiàn)是為了對傳統(tǒng)L2VPN技術(shù)進行改造與發(fā)展。以往的L2VPN技術(shù)是轉(zhuǎn)發(fā)面通過全網(wǎng)洪泛學(xué)習(xí)L2轉(zhuǎn)發(fā)表，其擴展性能不足，并且一旦MAC地址發(fā)生變化或者需要進行切換操作，便不得不重新對L2轉(zhuǎn)發(fā)表進行學(xué)習(xí)，切換速度較慢，卻對相關(guān)的PE設(shè)備的要求較高，不僅手工配置操作繁瑣，而且網(wǎng)絡(luò)的配置也較為困難。

作為Ethernet L2VPN之后新研發(fā)的一種解決途徑與手段，EVPN的首要目的是分離控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面，借助BGP協(xié)議來進行MAC可達信息的承載，以控制面為基礎(chǔ)來了解獲取遠端MAC地址，并使IPVPN技術(shù)的特點得到充分發(fā)揮。

EVPN技術(shù)按照業(yè)務(wù)方面可以被分為兩部分，一部分是EVPN L2VPN，另一部分是EVPN L3VPN。IPRAN方案演進期間，應(yīng)該多使用EVPN L2VPN作為上一代的L2VPN專線的替代品。此后，應(yīng)該以技術(shù)是否成熟可靠和進展過程是否標(biāo)準(zhǔn)作為對應(yīng)的依據(jù)，可使EVPN L3VPN作為HoVPN技術(shù)的替換，從而實現(xiàn)各承載協(xié)議的統(tǒng)一趨向，使運營維護過程更加方便[2]。

（2）Segment Routing。Segment Routing主要指的是一種技術(shù)方案，只需要在顯式路徑加載的節(jié)點上給指定內(nèi)容添加對應(yīng)段落標(biāo)志，便可實現(xiàn)報文的轉(zhuǎn)載與發(fā)送。

SR目前已經(jīng)不需要RSVP-TE和LDP等隧道協(xié)議，而轉(zhuǎn)向使用控制器或IGP集中算路。SR能夠直接在MPLS架構(gòu)中使用，擴充目前的協(xié)議（如IGP），進而促進當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)順利穩(wěn)定的演繹。以SR技術(shù)為基礎(chǔ)上，并結(jié)合RLFA/FRR算法，能夠推動高效率算法TI-LFA FRR的形成，從而修整原來LDPFRR保護技術(shù)的缺陷。

隨著當(dāng)前基站分布的愈發(fā)密集，UE也切向雙連接。為滿足相關(guān)需要，5G時代的eX2流量所占的比例相較于4G LTE時期有了顯著提升。eX2的連接就近轉(zhuǎn)發(fā)能夠降低流量繞行現(xiàn)象的發(fā)生，減少時間延遲。SR技術(shù)能夠借助IGP進行擴散的自動化，不需要人來規(guī)范設(shè)計便能夠保證大量的基礎(chǔ)站點與基礎(chǔ)站點之間的fullmesh快速便利高效的連接。

當(dāng)前主流的SR技術(shù)有兩種，一種是SR-BE，另一種是SR-TE。SR-BE主要是IGP利用最便捷路徑的算法來獲取最好的SR LSP。SR-TE主要是利用SR來作為TE隧道技術(shù)，依靠控制器和IPRAN設(shè)備來獲取隧道的轉(zhuǎn)載發(fā)送路徑，同時把與路徑完全對應(yīng)的標(biāo)簽棧傳達給轉(zhuǎn)發(fā)平面，并且在SR-TE隧道的入節(jié)點之上，轉(zhuǎn)發(fā)器依據(jù)標(biāo)簽棧來調(diào)控報文的傳輸路徑。

（3）網(wǎng)絡(luò)切片和Flex-E。作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的一部分，5G承載網(wǎng)能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)切片來進行邏輯網(wǎng)絡(luò)的供給，進而滿足各種場景的承載需要。網(wǎng)絡(luò)切片一方面能夠隔離5G的不同實際使用場景，另一方面也能夠進一步滿足寬帶業(yè)務(wù)等綜合業(yè)務(wù)的實用要求。

（4）網(wǎng)絡(luò)開放與智能化。5G承載當(dāng)前正面臨十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此更加應(yīng)該充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的搭建周期，進一步推動網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型，加快網(wǎng)絡(luò)的開放，從而使網(wǎng)絡(luò)運營愈發(fā)智能化。5G承載網(wǎng)絡(luò)具備連接范圍廣、流量大及管控靈活的優(yōu)點。因此，5G承載傳送網(wǎng)未來將要更大范圍地應(yīng)用SDN技術(shù)，從而確保端到端的管控智能化。

以SDN為基礎(chǔ)的相關(guān)管控系統(tǒng)理應(yīng)具有以下的功能。

（1）智能化的運營與維護。應(yīng)該支持對不同客戶的不同業(yè)務(wù)，對相應(yīng)的KPI指標(biāo)精準(zhǔn)測量，精確地評測流量的趨勢，為不同類型的客戶提供高質(zhì)量的服務(wù)且提供對應(yīng)的服務(wù)保障。同時，應(yīng)該以大數(shù)據(jù)總計分析為基礎(chǔ)合理化地分析流量數(shù)據(jù)，從而提升網(wǎng)絡(luò)運營維護工作的效率。

（2）智能調(diào)優(yōu)。應(yīng)該保證路徑的智能化、精準(zhǔn)化的計算，包括提供低延遲路徑，鏈路負(fù)載平衡，既能夠滿足用戶的要求，又能夠滿足不同業(yè)務(wù)的SLA需要。

（3）跨網(wǎng)一致性，管理協(xié)同性。應(yīng)該支持跨區(qū)域的協(xié)同管理，其中包含跨承載網(wǎng)自治域的協(xié)同和其他網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，應(yīng)該將人工操作升級為機器與機器之間的交互，進而提升效率。同時還應(yīng)該保持北向的開放性，SDN系統(tǒng)應(yīng)該能夠支持相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并且具備網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實時下達、帶寬障礙迅速調(diào)整及故障極速恢復(fù)等功能。

3 結(jié) 論

5G網(wǎng)絡(luò)將基于SDN架構(gòu)實現(xiàn)控制和承載（轉(zhuǎn)發(fā)）功能的分離，并提出邏輯切片的理念以靈活支撐云化業(yè)務(wù)。同時，對承載網(wǎng)絡(luò)提出了智能化、靈活化、按需配置及提供帶寬等新型承載需求。基于IPRAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的回傳承載方案能夠在初期實現(xiàn)站點業(yè)務(wù)的快速部署，具備相對靈活多變的三層轉(zhuǎn)發(fā)能力，能夠在當(dāng)前的IP/MPLS技術(shù)的基礎(chǔ)上慢慢進行演進，從而為5G業(yè)務(wù)搭建一個既靈活又高效，既穩(wěn)定又智能的承載網(wǎng)絡(luò)。