SPN 接入設備與5G 網絡融合的無線通信研究

譚 哲，翟 睿，鄒 鑫，楊天普，孫 碩

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

0 引 言

在當前迅猛發展的信息化時代，無線通信領域的重要性日益凸顯。將切片分組網（Slicing Packet Network，SPN）接入設備與5G 網絡融合，為通信帶來創新機遇。文章旨在探討該融合所帶來的技術革新和廣泛應用，并展示其在各行業中的潛在影響與發展前景。

1 SPN 與5G 網絡技術概述

1.1 SPN 的基本概念與特點

SPN 是一種基于網絡切片的通信技術，其核心理念是將整個通信網絡劃分為獨立自治的多個切片，確保每個切片擁有獨立的網絡資源和運行環境。通過這種靈活的切片設計，SPN 實現網絡資源的個性化分配和管理，能夠為不同行業和應用提供定制化的網絡環境，從而提高網絡的適應性和效率[1]。在政務、教育、醫療、金融及交通等領域，利用SPN 先進的架構能夠高效承載各種業務需求。與傳統網絡相比，SPN 通過創新的設計理念解決了傳統網絡難以滿足多樣化業務需求的問題，為各行業提供更加精確和高效的網絡支持。

1.2 5G 網絡特性

5G 網絡能夠實現超高速率的傳輸。這一進步源于多個技術因素的協同作用，包括更高的頻譜效率、更寬的頻段寬度、更先進的調制和編碼技術，能夠為用戶提供更快速的通信體驗，同時支持大規模連接和高負載的網絡應用。此外，5G 網絡能夠實現低時延通信，通過先進的信號處理和傳輸技術將時延降至極低，為實時應用和對時延敏感的服務提供有利條件。5G 網絡還引入大規模設備連接的理念，通過物聯網技術連接數十億臺設備，為智能城市、智能家居及工業自動化等領域提供強大支持，推動數字化轉型的發展，為個人通信和行業創新奠定基礎[2]。

2 SPN 接入設備與5G 網絡融合分析

2.1 SPN 接入設備的作用

SPN接入設備負責處理來自政務外網、教育專網、醫療專網、金融專網以及交通專網等不同行業網絡的接入請求，并提供快速、安全、可靠的網絡服務。通過支持SPN 網絡的切片傳送技術，SPN 接入設備實現網絡資源的優化配置，能夠調度和管理各個獨立且相互隔離的網絡切片，確保每個切片獲得足夠的帶寬和網絡資源，滿足特定業務場景下的需求，從而提高網絡的整體能效。此外，SPN 接入設備在安全性方面發揮著重要作用，特別是在政務外網和金融專網等安全性要求極高的行業，通過固移融合專線技術，實現了網絡的備份和互備，保障網絡的安全穩定運行。

2.2 SPN 與5G 網絡融合綜述

SPN 通過切片傳送技術和固移融合專線技術提供個性化的網絡服務，而5G 網絡以其超高速率、低時延等特性為大規模連接和高帶寬需求的場景提供理想的解決方案[3]。SPN 與5G 網絡的結合不僅能使SPN在更廣泛的場景中發揮作用，還能充分利用5G 網絡的強大性能，為用戶提供更靈活、高效的網絡體驗。

SPN 與5G 網絡融合在提高網絡性能、靈活適應不同業務需求等方面展現出顯著的優勢，通過有機結合可以實現更高效的帶寬利用、更低的網絡時延，同時提供更可靠的網絡連接，對于要求高性能、高可靠性的應用場景，如政務外網、金融專網等具有重要意義。SPN 的切片傳送技術使網絡能夠根據不同應用場景進行切片，為不同行業提供量身定制的網絡服務，滿足多樣化的需求。

金融、政務及醫療等客戶一直都追求專線業務開通的便捷性和可靠性，而運營商也希望能夠提供差異化服務來提高專線產品的競爭力。借助無線優勢補齊固定專線能力的短板，整合固定線路與移動線路形成的固移融合專線技術，以達到最佳協同效應，開創企業客戶、運營商及專線產業多方共贏的局面。

2.3 固移融合專線滿足的需求場景

在傳統固定專線和無線網絡專線產品能力基礎上，固移融合專線還需要滿足以下需求場景。

2.3.1 固移互備場景

在固移互備場景下，固定專線與無線網絡專線互為保護和備份，如圖1 所示。

圖1 固定專線與無線網絡專線互為保護和備份

通常情況下，專線業務主要依賴固定網絡來傳輸數據。當固定網絡出現一次或多次故障時，其內置的可靠性保護和業務恢復機制不僅能確保業務的持續運行，而且該過程不會占用無線網絡的流量，節省開支。當固定網絡內發生故障導致專線業務無法快速恢復時，將專線業務切片傳送至無線網絡承載，提升專線業務的生存能力。當固定網絡故障修復后，將專線業務再次回切至固定網絡，降低無線網絡流量消耗。

2.3.2 無線快開場景

當企業客戶向運營商提出專線租用需求，或遭遇自然災害突發事件，而運營商由于機房、管線及施工進度等因素無法按期提供專線服務時，通過專用無線終端接入運營商網絡，可快速提供專線服務，提高企業客戶滿意度。

無線網絡通過固移融合網管轉接至固定網絡流程如圖2 所示，固移融合終端快速部署至企業客戶附近，通過無線網絡接入，并通過固移融合網管轉接至固定網絡。

圖2 無線網絡通過固移融合網管轉接至固定網絡流程

2.3.3 無線搶修場景

當固定網絡故障且短期內無法修復時，可通過專用無線終端快速搶修恢復企業客戶的業務，縮短業務中斷時間。目前，業界有小型化客戶前置設備（Customer Premise Equipment，CPE）集成無線模組，提供固定網絡和移動網絡互為備份的專線能力，但能力存在差異，主要有以下幾個方面不足。第一，固定線路與運營商網絡Overlay 承載方案無法實現端到端部署和運維，業務承載品質、部署運維效率及業務體驗均難以保障。第二，無線線路受模組能力限制，空口質量差，時延和抖動較大。第三，固定線路與無線線路間保護協同能力差，業務檢測效率和保護倒換效率較低。

融合中也存在一些挑戰，如網絡管理和協同的復雜性。由于SPN 與5G 網絡的技術體系不同，融合過程中需要引入固移融合網關技術來解決兩者間的協同與互操作性問題。在保障網絡安全的同時，需要在網絡性能和資源分配之間取得平衡，這是一項相當復雜的技術挑戰。這種復雜性需要更深入的考慮標準化和規范化工作，以確保SPN 與5G 網絡融合能夠持續推進。通過制定合適的標準和規范，促進不同網絡間的無縫融合，提高網絡安全性和資源配置的合理性[4]。

2.4 SPN 與5G 網絡融合示例分析

2.4.1 政務外網領域

SPN 固移融合專線技術被成功應用于湛江市政務外網、云浮市政務外網及天津海關專網等項目。政府機構需要可靠性高、生存能力強的網絡連接，以支持公安、稅務、工商等重要政府機構之間的互聯以及政務云的接入。SPN 通過其覆蓋廣和城域傳輸網絡（Metro Transport Network，MTN）硬切片能力，為政務外網提供一網多用的融合承載方案，從而簡化組網架構和網絡運維，促進政務外網的建設和發展。

2.4.2 教育專網領域

SPN 無線快開專線技術廣泛應用于廣州海珠區教育網、汕頭金平區教育網等。SPN 提供專屬MTN切片租賃服務，能夠建立安全、可靠、高速的硬隔離專屬通道，滿足各類教育機構的教學活動需求，為提高教育行業的信息化服務水平提供了全面保障。

2.4.3 醫療專網領域

SPN 固移互備專線技術成功應用于廣東省廣州市120 急救中心、河北省保定市醫保專網等項目。在推動醫療信息化建設時，需要采用有效的網絡承載技術，以實現醫療信息數據大范圍、多維度的互通和共享。SPN 通過其覆蓋廣和高品質網絡承載能力，為醫療行業提供專網連接服務。尤其是SPN的MTN硬切片能力，為醫聯體、醫共體及專科聯盟等醫療協作網絡提供切片隔離服務，確保了信息安全和業務承載品質，為建立合理有序的分級診療模式提供重要支持[5]。

2.4.4 金融/銀行專網領域

SPN 成功為中國郵政儲蓄銀行天津分行等金融機構提供優質的網絡連接服務。金融業作為關鍵行業，對網絡的要求更苛刻。SPN 的MTN 小顆粒交叉技術提供了相當于同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的時分復用（Time Division Multiplexing，TDM）硬管道連接，確保安全隔離、低時延的服務質量。SPN 固移互備專線技術為金融網點之間的互聯和網點接入金融云業務提供高度可靠性的保障。當固定網絡出現故障或災難性事件時，該技術能夠快速切換網絡，確保金融業務的連續性。該技術提供有效的備份方案，確保金融業務在網絡中斷時仍能順暢運行。

2.4.5 交通專網領域

廣西交通投資集團項目為SPN 在高速公路通信網建設中的應用提供了成功案例。高速公路作為現代交通的標志，對信息化建設有著巨大需求。SPN 網絡通過50 GE/100 GE PAM4 灰光技術提供了最優性價比的大帶寬承載，滿足了高速公路網對信息化建設的需求。同時，SPN 的控制面重路由保護技術和固移互備專線技術，保障高速公路通信網的可靠性和持續運營，解決網絡老舊、設備故障等問題，提高高速公路運營效率。

3 結 論

SPN 與5G 網絡的融合是通信領域未來發展的重要趨勢，將深刻影響各個行業。隨著這種融合的不斷演進，通信應用將朝著更智能、高效、安全的方向發展，為未來的數字化社會開辟更加廣闊的前景。