5G承载闸道器键技术剖析

承载网作为无线接入网和核心网之间的资讯传送通道，肩负着承载各种语音和资料业务的重大使命。而5G承载网为满足三大应用场景（eMBB、uRLLC、mMTC）的需求，需通过引入多种关键技术，提供超大带宽、超低时延的传输管道，并支援灵活排程，实现高精度时间同步。

1.FlexE

FlexE（Flexible Ethernet，灵活以太网）解决了客户业务速率受限于光模组速率的问题。采用FlexE之前，为了确保业务能顺利传送，需要光模组速率与业务速率严格匹配，如200Gbps的业务流就需要200Gbps的光模组来传输。而采用FlexE后，可传输的业务速率不再受限于光模组速率，如通过系结2个100Gbps光模组，即可传送200Gbps的业务流；同时，FlexE对光模组的传输空间进行切分，划分成多个5Gbps的小空间，对这些5Gbps的小空间进行组合，还可以传输75Gbps等非标准速率的业务流。

在OSI七层模型中，客户业务速率体现在MAC层（即MAC接收客户业务流），光模组速率体现在PHY层（即PHY传输业务流）。而FlexE的实现方式为：在标准以太网的MAC层和PHY层之间增加了FlexE shim层，将MAC与PHY解耦，从而实现灵活的速率匹配。

2.FlexO

FlexO（Flexible Optical Transport Network，灵活光传送网）解决了100Gbps光模组不能传输大于100Gbps的OTN业务的问题。采用FlexO之前，超高清视讯、AR&VR等超100Gbps的OTN业务（如ODUflex和OTUCn）无法通过100Gbps的光模组传输。采用FlexO后，通过系结多个标准速率的物理埠（如N×100Gbps）来支援更高容量的ODUflex和OTUCn，并为OTUCn提供互通的系统界面。

说明：

OTUC1为100Gbps的OTN业务，OTUCn=n×OTUC1。ODUflex为灵活OTN业务，速率灵活可变。FlexO是怎么实现的呢？

在传送端，FlexO先将OTUCn讯号拆分成n个OTUC1讯号，然后将OTUC1讯号对映到100Gbps FlexO Frame，再将n个100Gbps 的FlexO Frame系结到n个100Gbps光模组进行传输。当接收端接收到讯号后，通过解系结多个光模组、解除FlexO对映、复用讯号三个步骤，将拆分的n个OTUC1讯号还原为一个OTUCn讯号。

3.SDN

SDN（Software Defined Network ，软件定义网络）让软件来控制网络，充分开放网络能力，让网络的更新像软件更新一样快速便捷。SDN通过核心技术OpenFlow将传统网络中的装置控制平面与资料转发平面相分离，实现对网络流量的灵活控制，使网络资源可以按需调配。SDN还为使用者带来了以下收益：

装置硬件归一化。硬件只关注转发和储存能力，与业务特性解耦，可以采用相对廉价的商用的架构来实现。控制智慧化。网络的智慧性全部由软件实现，网络装置的种类及功能由软件配置而定，对网络的操作控制和执行由服务器作为网络操作系统来完成。响应快速化。对业务响应相对更快，可以定制各种网络引数，如路由、安全、策略、QoS、流量工程等，并实时配置到网络中，开通具体业务的时间将缩短。

4.SR

SR（Segment Routing，分段路由）降低了网络连线的复杂度，使得业务路径的维护更容易，能支撑5G网络实现海量连线下的灵活排程。

SR是一种源路由转发技术，只需在网络的入节点指定资料包要途经的部分或者全部节点和链路资讯，其他途经节点只需转发，不需维护连线状态。SR的这种源路由技术可直接应用在MPLS架构上，但对MPLS进行了优化提升，让网络的部署和维护都变得更容易。

5.SRv6

SRv6是SR技术与IPv6网络结合的新技术，同时继承了两者的优点。SRv6不再需要使用独立的信令协议来为网络中的每个节点分发标签；同时SRv6只需要在原有IPv6的基础报文上进行扩充套件（新增了一个路由扩充套件头SRH），就可以直接使用IPv6隧道转发资料，而不再需要额外使用MPLS隧道来进行资料转发。

SRv6还可以和SDN技术相结合，利用自身的灵活性配合SDN的管理排程能力，使网络配置及资料传输变的更为简单。

6.ROADM

ROADM（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，可重构光分插复用器）可以通过远端方式对波长讯号进行配置，并且动态指配每个波长讯号的上路、下路或直通，实现了OTN业务波长讯号的灵活排程，有效的提高了运维效率。

ROADM能够实现波长讯号在任意通道任意方向的传送。如下图，ROADM可以远端对环岛路的车辆（业务讯号）进行排程，使得从A点发出的车辆，走任意的传输通道，均能到达B/C/D/E/F的任意方向，实现了波长讯号的任意排程。

7.高精度时间

高精度时间通过以下技术提升了网络中装置传递时间资讯的精度。

Advanced time stamp，先进的物理层时戳：提升了装置开始计时和结束计时点的精度，就像提升了短跑中的起止时间记录精度。Self-Adaptive time algorithm，自适应时间算法：提升了每个报文在装置中进行资料处理的时间长度精度，就像短跑中可以更精确的计算每个参赛选手的时间差距。

8.FlexE Slicing

通过FlexE Slicing，可将一张物理网络进行多层次切片，以适应不同场景的SLA需求，并基于FlexE技术为业务提供刚性管道隔离，实现带宽的灵活分配。

FlexE Slicing是承载网的网络切片，即指对网络的拓扑资源（如链路、节点、埠）及网元内部资源（如转发、计算、储存等资源），进行虚拟化形成虚拟资源，并按需组织形成虚拟网络（即切片网络）。

采用FlexE Slicing后，业务与物理资源解耦。承载于虚拟网络上的业务，看到的就是虚拟网络，其对实际物理网络并不感知。FlexE Slicing也应用SDN架构，实现承载网虚拟化和资源按需分配及统一排程。

9.堆叠技术

堆叠技术是将两台或多台硬件装置组合在一起，虚拟化为一个逻辑装置进行使用和管理，将虚拟化的这个逻辑装置称为一个堆叠系统。同一堆叠系统中的多个硬件装置之间相互冗余备份，某一硬件装置故障时，该堆叠系统中的其他硬件装置可以接管控制，避免因单点故障导致业务中断。

虚拟化后的堆叠系统，其配置、维护和单台装置几乎相同。因此，在物理节点相同的情况下，采用堆叠技术后需要管理、维护的节点可以减少一半以上。采用堆叠技术后的网络不需要STP协议，也就不会阻塞链路，链路利用率可以达到100%。

好了，5G承载的关键技术就介绍到这里，希望你有所收获哦~~好学宝宝们，如需深入研究每一项关键技术，请关注公众号“中兴文件”，在《5G系列》选单查询相应技术的详细图文。

文中涉及的缩略语：

eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增强移动带宽）

URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication，超高可靠超低时延通讯）

mMTC（Massive Machine Type Communication，海量机器类通讯）

MPLS（Multiprotocol Label Switching，多协议标记交换）

SLA（Service Level Agreement，服务等级协议）

SRH（Segment Routing Header，SR扩充套件头）