5G承載網(wǎng)建設(shè)與維護(hù) 課件 項(xiàng)目一 5G承載網(wǎng)認(rèn)知

任務(wù)一繪制5G承載網(wǎng)拓?fù)鋱D工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材校企“雙元”合作精品教材高等職業(yè)院?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”系列精品教材5G承載網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)任務(wù)描述01任務(wù)描述通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握承載網(wǎng)的定義及演進(jìn)歷史。初步認(rèn)識5G承載網(wǎng)，了解5G的特點(diǎn)及三大應(yīng)用場景。了解SG承載網(wǎng)的需求及國內(nèi)三大運(yùn)營商5G承載網(wǎng)的解決方案，熟悉5G承載網(wǎng)前傳、中傳和回傳解決方案，繪制出5G承載網(wǎng)拓?fù)鋱D。任務(wù)目標(biāo)0201020304掌握5G的定義和三大應(yīng)用場景；了解5G的特點(diǎn)和承載網(wǎng)的需求；理解承載網(wǎng)的定義及演迸發(fā)展；了解國內(nèi)三大運(yùn)營商5G承載網(wǎng)的前傳、中傳和回傳解決方案。任務(wù)目標(biāo)知識準(zhǔn)備03

是第四代移動通信系統(tǒng)（4thGenerationMobileNetworks，4G）的升級，是新的無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)的高度融合，是2020年以后廣泛使用的新一代移動通信系統(tǒng)。5G的定義及特點(diǎn)

5G是第五代移動通信系統(tǒng)（5thGenerationMobileNetworks）的簡稱。知識準(zhǔn)備5G的三大主要優(yōu)點(diǎn)是超高帶寬、超低時延及海量連接。5G三大應(yīng)用場景國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP（3rdGenerationPartnership-Project，第三代合作伙伴）定義了5G的三大場景。分別是eMBB（EnhancedMobileBroadband，增強(qiáng)型移動寬帶）、uRLLC（Ultra-ReliableLow-LatencyCommunications，低時延高可靠通信）和mMTC（MassiveMachineTypeCommunications，海量物聯(lián)）。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備在uRLLC場景下，通信時延要達(dá)到lms級別，而且支持高速移動（500km/h）下的高可靠性（99.999%）和高安全性連接。uRLLC場景包括車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用。mMTC能夠支持大量終端同時接入，適合數(shù)據(jù)傳輸速率低且對時延不敏感的場景，如智能井蓋、智能路燈、智能水表電表等。它強(qiáng)大的連接能力可以促進(jìn)各垂直行業(yè)（智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等）的深度融合，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?G組網(wǎng)常見概念4G向5G演進(jìn)的過程中，SGNR、5G核心網(wǎng)、4G核心網(wǎng)和4G接入網(wǎng)混搭，形成多種網(wǎng)絡(luò)部署方案。3GPP為不同需求的運(yùn)營商制定了不同“套餐”搭配選擇，總體上分為SA和NSA兩大類。知識準(zhǔn)備其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1.1所示。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備非獨(dú)立部署（Non-Standalone，NSA）

5GNRlLTEeNB為控制面錨點(diǎn)接入EPC，或以eLTEeNB作為控制面錨點(diǎn)接入NGC.典型的部署方式為Option3、Option7和Option4。Option3的核心網(wǎng)采用EPC，無線側(cè)使用LTEeNB； Option7的核心網(wǎng)采用SGC，無線側(cè)使用eLTEeNB。Option4a與Option4的區(qū)別在于LTEeNB升級為eLTEeNB，可以與SGC直接連接，eLTE數(shù)據(jù)流量可以直接進(jìn)入5GC。獨(dú)立部署（Standalone，SA）以5GNR作為控制面錨點(diǎn)接入NGC，典型的部署方式為Option2和Option5。要滿足要求，只靠無線空口改進(jìn)是不行的，包括承載網(wǎng)在內(nèi)的端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，都必須更新。5G業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)的需求

5G業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)的帶寬、時延、可靠性指標(biāo)要求大幅提升。知識準(zhǔn)備5G無線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)5G接入網(wǎng)和4G接入網(wǎng)的關(guān)系如圖1.2所示。知識準(zhǔn)備其中，C-RAN還可分為“小集中”和“大集中”，如圖1.3所示。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備5G承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)

5G承載網(wǎng)主要是由城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)共同組成的。城域網(wǎng)又分為接入層、匯聚層和核心層；骨干網(wǎng)又分為省級骨干網(wǎng)和國家骨干網(wǎng)。本書所述5G承載網(wǎng)主要指5G城域網(wǎng)。5G無線接入網(wǎng)部署模式的多樣性，使5G承載網(wǎng)前傳、中傳、回傳的位置也隨之不同，依據(jù)5G提出的標(biāo)準(zhǔn)，CU、DU、AAU可以采取分離或合設(shè)的方式，會出現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)。5G承載網(wǎng)部署模式如圖1.4所示，共分為4種方案。知識準(zhǔn)備①L0提供超高速光接口，支持波分復(fù)用光層傳輸、組網(wǎng)和調(diào)度能力：②L1采用TDM技術(shù)，為不同場景提供管道隔離及物理端口級別的網(wǎng)絡(luò)切片功能；③L2和L3層采用分組隧道及VPN（VirtualPrivateNetwork，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)及應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)切片功能。5G承載技術(shù)

5G承載網(wǎng)需要支持多層承載、網(wǎng)絡(luò)切片、靈活連接調(diào)度及4G/5G混合承載。中回傳還需要支持L0~L3的綜合傳送能力。知識準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施04任務(wù)實(shí)施記錄單任務(wù)實(shí)施謝謝觀看任務(wù)二理解5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材校企“雙元”合作精品教材高等職業(yè)院?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”系列精品教材5G承載網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)任務(wù)描述01任務(wù)描述本次任務(wù)重點(diǎn)學(xué)習(xí)FlexE和SR兩個5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。FlexE服務(wù)于eMBB場景，支持帶寬按需擴(kuò)展。為網(wǎng)絡(luò)切片提供支撐，同時FlexE交叉技術(shù)可以有效降低業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)時延。SR是解決5G承載網(wǎng)靈活大連接的有效解決方案，在同一物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，為不同業(yè)務(wù)場景或大客戶提供基于FlexE的網(wǎng)絡(luò)切片，不同的網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)基于SR實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活部署。網(wǎng)絡(luò)切片能讓網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)鏈的按需服務(wù)。任務(wù)描述任務(wù)目標(biāo)020102理解FlexE技術(shù)原理；理解SR技術(shù)原理。任務(wù)目標(biāo)知識準(zhǔn)備035G承載網(wǎng)的分層架構(gòu)5G承載網(wǎng)也有自己的分層架構(gòu)，不同的層級對應(yīng)不同的功能，如圖2.1所示。知識準(zhǔn)備中國移動、中國電信、中國聯(lián)通分別選擇了SPN、M-OTN、IPRAN2.0作為5G承載網(wǎng)的演進(jìn)方向3種方案關(guān)鍵技術(shù)對應(yīng)的層級如表2.1所示。知識準(zhǔn)備L0WDM光層

L1數(shù)據(jù)鏈路層

L1-TDM通道層

L2-L3分組轉(zhuǎn)發(fā)層

業(yè)務(wù)適配層

0102030405知識準(zhǔn)備5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——FlexE技術(shù)

FlexE概述：FlexE屬于以太網(wǎng)的第三代技術(shù)，以太網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了以下3個階段。知識準(zhǔn)備第一階段：1980年，原生以太網(wǎng)（NativeEthernet）。第二階段：2000年，電信以太網(wǎng)（CarrierEthemet）。第三階段：2015年，F(xiàn)lexE，面向SG網(wǎng)絡(luò)中的云服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)切片，以及AR/VR/超高清視頻等時延敏感業(yè)務(wù)；接口技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)大端口演進(jìn)，子速率承載，硬管道隔離；構(gòu)建智能端到端鏈路，IP低時延。知識準(zhǔn)備FlexEShim層

傳統(tǒng)IEEE802.3的MAC（MediumAecessControl，介質(zhì)訪問控制）層與PHY層速率對應(yīng)，為了實(shí)現(xiàn)MAC層與PHY層的解耦合，需要增加一個功能層來完成時隙調(diào)度，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)承載，這個功能層就是FlexEShim層。FlexE技術(shù)在IEEE802.3的協(xié)議棧的MAC層和PCS子層之間增加一個FlexEShim層，將業(yè)務(wù)邏輯層和物理層隔開。PHY分層如圖2.2所示。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備FlexE時隙分配

在物理PHY為100GE時，F(xiàn)lexEShim中有n×20個時隙（n是成員數(shù)量，每個成員有20個時隙），每個時隙代表5Gb/s的速率，以66bit的數(shù)據(jù)塊作為基本傳送單位。在發(fā)送端，F(xiàn)lexEShim層將以太網(wǎng)報文進(jìn)行64b/66b編碼，進(jìn)行速度適配，然后將業(yè)務(wù)通過時隙分配到不同的成員鏈路進(jìn)行發(fā)送。如圖2.3所示，F(xiàn)lexE協(xié)議定義每個物理成員PHY（速率100GE）上傳遞一個SubCalendar，按照20個5GE時隙來劃分。知識準(zhǔn)備FlexE數(shù)據(jù)交叉：如圖2.4所示，F(xiàn)lexE數(shù)據(jù)交叉是指FlexEChannel在兩個FlexEShim之間，或者Client與FlexEShim之間的交叉行為。知識準(zhǔn)備5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——SR技術(shù)4GPTN和IPRAN承載網(wǎng)采用MPLS技術(shù)。MPLS建立路線時，調(diào)度中心要為每個站點(diǎn)規(guī)劃路線，并把路線下發(fā)給所有站點(diǎn)。每個站點(diǎn)除了轉(zhuǎn)發(fā)，還要維護(hù)規(guī)劃的路線及路線狀態(tài)，站點(diǎn)不堪重負(fù)，無法滿足5G高速承載的需求。SR是對現(xiàn)有MPLS技術(shù)的高效簡化，同時復(fù)用MPLS已有的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，能很好地兼容目前的MPLS和IP網(wǎng)絡(luò)，并幫助現(xiàn)有MPLS網(wǎng)絡(luò)向SDN（Software

DefinedNetwork，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）平滑地演進(jìn)。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備SR由IETFSPRING工作組制定，同時其他工作組（如OSPF、IS-IS、PCEP等）也定義SR的功能擴(kuò)展。SR技術(shù)是一種源路由技術(shù)，在頭節(jié)點(diǎn)計算路徑，并把整條路徑以有序的Segment列表的方式打到報文頭中。中間節(jié)點(diǎn)只需要按照當(dāng)前有效的Segment對報文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理，而無須維護(hù)這條路徑的狀態(tài)信息。SR技術(shù)在入口設(shè)備上增加SR報頭，攜帶Segment信息，中間節(jié)點(diǎn)基于Segment進(jìn)行尋路和轉(zhuǎn)發(fā)，出口設(shè)備剝離SR報頭。Segment信息是一系列節(jié)點(diǎn)或鏈路標(biāo)識，用于表述報文必須經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)和鏈路信息。因此結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，可以選擇使用全局和局部Segment結(jié)合轉(zhuǎn)發(fā)，如此既可指定進(jìn)行某些特定節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，又能控制標(biāo)簽棧的深度，如圖2.7所示。知識準(zhǔn)備通過增加一層標(biāo)簽代表SR-TP雙向隧道，其在SRtunnel的內(nèi)層，可實(shí)現(xiàn)將兩個單向SR-TEpath綁定成一個雙向隧道。SR-TPSID由控制器自動生成?？刂破髯詣訛镾egmentList分配一個SR-TP標(biāo)簽，并下發(fā)到頭尾節(jié)點(diǎn)。SR-TP標(biāo)簽為本地標(biāo)簽，保證節(jié)點(diǎn)唯一即可。知識準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)鏈的按需服務(wù)。超高精度時間同步技術(shù)包括高精度同步源頭技術(shù)、高精度同步傳輸技術(shù)、高精度同步局內(nèi)分配技術(shù)、高精度同步檢測技術(shù)。5G承載網(wǎng)的其他關(guān)鍵技術(shù)SDN是一種加強(qiáng)型的集權(quán)管理模式。SDN把網(wǎng)絡(luò)的控制和流量轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行拆分，上層SDN控制器專門進(jìn)行控制，下層節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。知識準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施04任務(wù)實(shí)施記錄單任務(wù)實(shí)施謝謝觀看任務(wù)三估算5G承載網(wǎng)的帶寬工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材校企“雙元”合作精品教材高等職業(yè)院校“互聯(lián)網(wǎng)+”系列精品教材5G承載網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)任務(wù)描述01任務(wù)描述5G承載網(wǎng)不僅大幅增加帶寬，還需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求及時調(diào)度分配帶寬資源。本任務(wù)介紹4G和5G承載網(wǎng)帶寬的估算。任務(wù)目標(biāo)020102會計算4G承載網(wǎng)帶寬；會計算5G承載網(wǎng)帶寬。任務(wù)目標(biāo)知識準(zhǔn)備03網(wǎng)絡(luò)模型與計算方法核心調(diào)度層：根據(jù)地市規(guī)模部署，調(diào)度層下掛骨干匯聚點(diǎn)，每個核心調(diào)度層設(shè)備，下掛2~4個骨干匯聚點(diǎn)。每個骨干匯聚點(diǎn)下掛6個匯聚環(huán)；骨干匯聚點(diǎn)上行方向帶寬=匯聚環(huán)帶寬×匯聚環(huán)數(shù)x收斂比。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備每個匯聚環(huán)有6個普通匯聚節(jié)點(diǎn)。每對匯聚點(diǎn)下掛4個接入環(huán)：匯聚環(huán)帶寬接入環(huán)帶寬x3×4×收斂比。一般區(qū)域：接入環(huán)8個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)接入1個5G基站。接入環(huán)帶寬單站均值×（N-1）+單站峰值（高頻場景下計算高頻站峰值）。

熱點(diǎn)區(qū)域：接入環(huán)4個節(jié)點(diǎn)，平均每個接入節(jié)點(diǎn)接入2個5G基站。知識準(zhǔn)備4G承載網(wǎng)的帶寬估算網(wǎng)絡(luò)模型1：每基站帶寬80Mb/s，核心、匯聚、接入按照8：6：4收斂；大城市按照4000個基站，中小城市按照2000個基站。接入層：接入環(huán)6個節(jié)點(diǎn)，考慮2G/3G流量（8+14）Mb/s，大客戶預(yù)留100Mb/s，同時滿足一個LTE基站峰值，接入環(huán)帶寬為6×（80+8+14）+240+100-952Mb/s。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備匯聚層：匯聚環(huán)6個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)帶6個接入環(huán)。匯聚環(huán)帶寬為6×6×6×80×（6/8）/1000=12.96Gb/s，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況為2G/3G/大客戶預(yù)留。核心層：大城市為4000×80×（4/8）/1000=160Gb/s；中小城市為2000×80×（4/8）/1000=80Gb/s。接入層：接入環(huán)6個節(jié)點(diǎn)，考慮2G/3G流量（8+14）Mb/s，大客戶預(yù)留100Mb/s，接入環(huán)帶寬為6×（240+8+14）+100=1672Mb/s。網(wǎng)絡(luò)模型2：每基站帶寬240Mb/s，核心、匯聚、接入按照8：6：4收斂；大城市按照10000個基站，中小城市按照6000個基站。知識準(zhǔn)備匯聚層：匯聚環(huán)6個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)帶6個接入環(huán)。匯聚環(huán)帶寬：6×6×6×240×（6/8）/1000=38.88Gb/s.核心層：大城市