对于中传和回传网络,NSA、SA、专线、固定网络和数据中心互连都应得到支持,包括2G/3G/4G/5G无线服务、企业专线(FE/GE/10GE等)、固定网络服务和数据中心互连等。中传/回传网络的规模可能从数百个节点到非常大量的节点,大型中传和回传网络需要支持分组/IP功能,并且支持网络切片、与5G网络的协同管控等。
5G承载技术方案分析:
目前中传/回传解决方案主要有3种技术路线:基于分组增强的光传送网(OTN),基于灵活以太网(FlexE)的切片分组网络(SPN)和IP RAN增强方案。
1.OTN方案
OTN方案即是在分组增强型OTN设备的基础上进一步增强L3路由转发和网络切片管控功能,并简化传统OTN转发路径和管理的复杂度,降低设备成本、降低时延、实现带宽灵活配置,满足5G承载的灵活组网需求。
OTN的L3路由转发增强方面,通过在设备的支路板卡和线路板卡的NP(Network Processor)实现L3功能,设备的主控板卡负责维护全网的路由寻址,分段路由(SR)、以太网虚拟专用网络(EVPN)等新型路由和转发技术得到了较多的关注。针对5G网络端到端切片管理的需求,OTN传送平面需支持在波长、ODU、VC这些硬管道上进行切片,也要支持在分组的软管道上进行切片,并且与5G网络实现管控协同,按需配置和调整。
针对OTN在5G前传方面的应用场景,业界也在讨论轻量级的OTN标准。简化OTN的方法包括了对OTN帧结构进行优化,线路侧接口考虑采用n×25G/50G以引入低成本的光器件;改变检错和纠错的机制,缩短缓存时间降低时延;在业务映射和时隙结构方面考虑兼容3G/4G前传的CPRI,5G的eCPRI和NGFI,以及Small Cell的回传等。
2.SPN方案
SPN方案是基于IP/MPLS(-TP)/SR、切片以太网(Slicing Ethernet)和波分复用技术的新一代端到端分层交换网络,可分为L0物理层、L1链路层、L2和L3的分组转发层。物理层基于WDM技术,链路层网络则基于FlexE技术,通过把OIF规范的FlexE增强为端到端的通道层,即扩展时隙交叉及信道化操作、管理和维护(OAM)、保护等技术,支持了基于FlexE的端到端组网,满足网络分片和低时延应用。分组转发层采用SDN控制的SR-TP(MPLS-TP和SR结合)组网,支持L3 VPN,满足业务灵活调度要求。SPN方案在转发层兼容PTN网络的MPLS-TP技术,目标是支持现有PTN网络向SPN的升级演进。在控制面采用IGP+SR机制,通过部署控制器实现统一分配所有网元的节点标识标签。在双向隧道创建上,SPN通过增加一层端到端业务标识标签将2个单向路径绑定成1个双向隧道,以实现上、下行业务转发的同路径。在OAM功能实现上,SPN方案采用分层OAM架构,在分组传送子层重用MPLS-TP的OAM机制,在切片网络层采用扩展的FlexE通道OAM机制。在保护功能上,SPN方案采用多种保护机制叠加,IGP域内采用拓扑无关快速路由恢复、边界节点故障采用端到端的路径保护、业务终结节点采用快速重路由(VPN FRR)技术。
3.基于SR的IP RAN增强方案
基于SR的IP RAN增强方案,通过集中部署的控制器和转发面的分布式控制协议实现更灵活的控制面功能。各网元间可配置自己的SR节点标签和邻接标签,并通过BGP-LS上报给集中控制器,网元之间通过IGP-SR扩散路由信息。IP RAN方案在转发面重用现有MPLS转发机制,支持SR-TE隧道的建立。在OAM功能实现上,IP RAN方案支持基于BFD、LSP Ping和Traceroute的连通性检测、故障定位和路径查询机制。在保护功能上,现有的IP RAN方案支持IGP域内的拓扑无关快速路由恢复(TI-LFA)保护和基于L3 VPN业务的端到端保护方案。近期IP RAN方案也在开发支持OIF标准规范的FlexE接口,以适应5G网络切片的发展需求。
5G承载的几种方案分别基于不同的技术进行演进,基于OTN的技术方案在其面向连接的传输特性基础上增强二层和三层转发功能,转发功能性能、OAM、保护功能以及国际国内标准比较完善,但信号复用映射结构相对复杂,需要一些简化和优化;基于分组化的SPN和IP RAN技术方案本身具备相对完善的二层和三层功能,需要增强的是面向连接的传输特性,在转发面、OAM和保护等方面标准化和产业化推进尚待努力。
标准进展
目前,多个国际国内标准化组织ITU-T、OIF、CPRI、IEEE、CCSA等在开展与5G承载相关的标准化工作。