中国移动5G承载SPN建设方案

信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2020(Sum. No 214)中国移动5G承载SPN建设方案马亚燕(南京信息职业技术学院通信学院，江苏南京210023)摘要：近年来，第五代的蜂窝移动通信(5G,5thgeneration wireless systems)势头正盛，它对5G承载提出了按需扩容、

分片承载以及业务信道化隔离等新的要求，因此中国移动提出了面向5G承载的切片分组网(SPN, Slicing Packet Net­

work) 的概念。文中首先简述了 5G发展现状以及SPN产生的技术背景，接着从参考模型角度出发研究SPN的技术

架构，然后阐述了 SPN的三大关键技术,分别是分段路由技术(SR-TP,Segment Routing-Transport Profile),切片以太

网技术(SE,Slicing Ethernet)、灵活以太网技术(FlexE.Flex Ethernet)o在此基础之上，提出了中国移动5G承载SPN

网络的三种建设方案：新建SPN.PTN扩容和PTN升级，并根据现网的实情况以及容户的需求给出了 4G承载向5G

承载演进的建设原则。关键词：5G；SPN；承载;FlexE；SR中图分类号:TN929

文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2020)10-0173-030引言2019年我国正式启动了 5G商用,2020年3月24日工信

部发布了《关于推动5G加快发展的通知》，文中明确指出必须

sport Network)的优势，又能满足5G的新要求，是中国移动

面临的新挑战。在2018年世界移动通信大会上，中国移动

提出了面向5G承载的SPN网络的概念，它在物理层、链路 层以及转发控制层对带宽、时延、灵活连接、分片、时间同步

加快5G网络建设部署，丰富5G技术应用场景。7月3日，国

际标准组织第三代合作伙伴计划(3GPP, 3rd Generation Part­

以及统一管控等采用了多项创新关键技术，可以满足5G承

nership Project)宣布R16标准冻结，标志5G第一个演进版本 标准完成。载需求。2019年在国际电信联盟第15研究组(ITU-T SG15) 大会上，中国移动主导推动的5G传输技术标准项目成功立 项,SPN成为5G承载网的候选标准，这是5G承载网标准发

展的里程碑。1 SPN概述1.1 SPN的技术背景与第四代蜂窝移动通信(4G, 4thgeneration wireless sys-

1.2 SPN技术架构备如图1 SPN技术架构所示,SPN分为三层％分别是切片 分组层(SPL, Slicing Packet Layer)),切片通道层(SCL, Slicing

tems)网络相比,5G的速率从lGbps提高到20Gbps,连接数从 10万Zkn?提高到100万/km?,时延从iQms降低到1ms。另一 方面,为了更好地为各类用户服务,5G对业务场景进行了更详

Channel Layer))以及切片传送层(STL, Slicing Transport Lay­er), 这三层分别釆SR-TP、SE、FlexE和密集型光波复用 (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing)技术,它们

与时间/时钟同步功能模块以及管理/控制功能模块相结合，实 现灵活的软硬管道分片，提供现大带宽、低时延、高效率的二

尽的区分，主要分为增强移动宽带(Embb, Enhanced Mobile

Broadband)、超高可靠超低时延通信(URLLC, Ultra-reliable an d Low Latency Communications)以及海量机器类通信(Mmtc,

massive Machine Type of Communication)三种场景每种业

务场景的带宽、时延、连接数的要求都不一样,因此对5G承载

层虚拟专用网(L2VPN, Layer 2 Virtual Private Networks)和三 层虚拟专用网(L3VPN, Layer 3 Virtual Private Networks)等多

提出了按需扩容、分片承载以及业务信道化隔离的新要求。如

层业务承载能力。何继续发挥已有4G承载网络即分组传送网(PTN, Packet Tran­

收稿日期:2020-08-04作者简介:马亚燕(1979-),女,研究生，移动通信工程师、讲师，主要研究方向:移动通信。4结语总而言之,在当前的时代发展下,5G移动通信网络的应用 与设计为社会发展、群众生活质量提升提供了支撑与依赖，未

发展，时代进步。参考文献：[1] 姚广.5G移动通信发展趋势与若干关键技术分析.信息系

统工程[J].2017(2):57.来移动通信网络的发展也会更加完善，移动通信网络也会在

网络时代中占据主流地位。5G移动通信网络的出现满足了 人们对生活水平提高所对移动通信网络提出的新要求，促进 了移动通信的进一步发展，在网络科学技术所占比重越来越

[2] 王广增.关于5G移动通信关键技术的分析及其未来发展

前景分析[J].中国新通信,2015(⑼:56.?[3] 方汝仪.5G移动通信网络关键技术及分析[J].信息技术,

大，逐渐补足了历史移动通信网络带来的网络安全隐患，带来

了新一波的安全性、可靠性，使人们对移动通信网络的依赖性 提高,信任度也得到了增强，未来的移动通信网络更会为时代

2017 (1):142-145.[4] 张骏.5G移动通信网络未来发展趋势与应用[J].信息技术

与信息化,2018,225(12):123-125.发展贡献一份力量,也会具有更多更明显的优势，来促进社会

173信息通信切片分f

csrm|L2A.3VPNSPLHlMa ( SR TP )CBRSE(Slicing Packet Layer)切片通SCLat展

Slicing(Slicing Channel Layer)ID片蝕R

OIF FlexEf802.3 PCS^MA^MDSTL(Slicing Trarreport Layer)DWDM (

)图1 SPN技术架构所示1.3 SPN关键技术SPN关键技术主要包括SPL层的SR-TP技术、SCL层的 SE技术、STL层的HexE技术。⑴SR-TP技术SPL层的主要功能是实现分组数据的路由处理。为了满

足5G承载的网络层(L3, Layer 3)灵活转发需求,SPN采用基

于流量工程的源路由技术(SR-TE, Segment Routing Traffic En­

gineering) 和SR-TP技术,SR-T技术P是SR-TE技术的增强

型。SR-TE技术在源节点计算路径，把整条路径以有序的标

签压到报文头中，中间转发节点只需按照当前有效的标签对

报文进行转发，无需维护路径。SR-TP技术在SR-TE邻接标

签的栈底增加一层通路段标识(Path SID)来标记业务连接的

对端，将两条同路由不同方向的SR-TE单向隧道绑定成的双

向隧道，从而实现端到端的操作维护管理(OAM, Operation

Administration and Maintenance)和保护。(2) SE技术SCL层的主要功能是实现切片以太网通道的组网处 理。SE技术是一种以太网切片技术,从原有以太网内核扩 展而来的，完全兼容原有以太网。以往以太网数据报文转 发时会在数据链路层和网络层查表,SE技术在转发层面提

供了一条基于时分链路的硬隔离管道，提供硬管道隔离的 物理层通道组网能力，实现确定性低时延、不同纬度的网络

分片转发。(3) FlexESTL层员责提供SPN网络侧接口。FlexE技术在数据链

路层和和网络层的PCS层增加一个FlexE Shim层，将业务逻 辑层和物理层隔开,FlexE技术的提出从根本上解耦了物理通 道速率和客户业务速率，可以用多个低速物理通道捆绑成一

个虚拟逻辑通道来实现高速客户业务的传送，解决了单一物

理通道性价比较低的问题。2中国移动SPN建设方案2.1建设原则中国移动进行5G承载SPN建设的时候，主要考虑以下 几个因素：⑴新业务体验在众多运营商中率先发布5G业务,获得先发优势；即时 商用创新技术，拓展新市场;提升用户体验，吸引更多用户;为

各行业提供差异化、定制化服务。(2) 现网影响在建设过程中需要确保价值客户的服务质量不受影响，

网络运行稳定可靠避免频繁调整;预留资源满足现有业务长期

发展。(3) 成本最优马亚燕:中国移动5G承载SPN建设方案尽量降低设备投资、配套成本以及人力成本，提升人员效

率;技术创新着重价值,逐步实施商用。2.2建设方案中国移动现有4G承载网络为PTN网络，采用多协议标 签交换传送应用(MPLS-TP, Multi-Protocol Label Switching

Transport Profile)承载 L2VPN 和 L3VPN 业务，其中 L3VPN

应用于承载网的核心层,L2VPN应用于承载网的接入层和汇 聚层。5G试点承载建设方案主要有新建SPN、PTN扩容和

PTN升级三种方式吧(1)新建SPNSG 5G图2新建SPN方案如图2新建SPN方案图所示，新建SPN方案根据5G全

业务发展需求，独立于原有的4G承载平面，采用SPN设备新

建5G承载网络。5G业务通过建立在SR之上的层次化虚拟

专用网(HoVPN, Hierarchy of Virtual Private Network Over

SR)来承载,支持SR、FlexE、IPv6等SPN新功能,并且接入层、

汇聚层也和核心层一样，采用L3VPN技术。由此可以看出采

用新建SPN方案建设的5G承载具有低时延和网络切片等功

能，可以满足5G中后期业务需求。新建SPN方案不需要对现有FIN网络迸行改造，不会影

响其承载的第二代的蜂窝移动通信(2G, 2thgeneration wireless

systems)、4G业务;建设周期短,可以在抢先一步让用户体验 5G,省会城市和一些大型地级市具有大量5G潜在用户,业务

需求量大;现有4G承载网络设备剩余槽位和端口不多，难以

通过扩容或者升级满足需求；因此，该类地区适合采用新建

SPN方案来建设5G承载。(2)PTN扩容如图3PTN扩容方案图所示,PTN扩容方案在原有的4G

承载网络基础之上对PTN设备进行带宽扩容，统一承载4G

和5G业务。和原来的4G业务一样,5G的L2VPN和L3VPN

业务通过MPLS-TP实现。此时，原有的4G承载网络核心层 和汇聚层必须按需升级到n*100G量级，部署5G基站的接入

环必须改造到100G环。另外，该方案中,5G与4G承载共同

使用PTN网络,应该尽量在夜间开通5G承载业务,以免对4G

承载业务造成影响。因为PIN扩容方案仅仅通过增加PTN设备的单板来增

加容量，因此该方案不支持SPN新功能，只适用于5G业务商

174信息通信用初期即主要开展eMBB业务的时期。4G SG图3 PTN扩容方案PTN(3)升级如图4PTN升级方案图所示,PTN升级方案在原有的4G

承载网上进行升级改造。核心层完全采用SPN设备新建。为

了满足5G全业务功能需求，汇聚层可以通过增加新的SPN设

备或者给原有PTN设备新增200G板卡来支持FlexE、SR以

及IPv6功能。原来的板卡承载的4G业务根据实际需求确定

是继续保留还是割接到新增200G板卡上。接入环升级有利

旧原有PTN设备和釆用SPN设备新建两种方案。釆用第一

种方案时，接入环采用L2VPN承载5G业务，在汇聚点桥接至

L3VPN；釆用第二种方案时，接入环和核心环、汇聚环一样，釆

用采用L3VPN承载5G业务。在PTN升级方案中,原有的4G业务模型不变，仍然釆用

L2VPN+L3VPN的桥接方案，桥接点位置不变；5G业务既可

以釆用L2VPN+L3VPN的桥接方案也可以釆用L3VPN到边

缘的方式部署。另外5G基站采用IPv6地址,4G基站可以继

续釆用IPv4地址。该方案对现网业务影响极大，5G建设全周期内要不断地

对网络进行调整,周期长且复杂，隐性成本巨大,因此建议业务

量小、基于现网升级具备_定的可行性的小型地市采用此方案。图4 PIN升级方案2.3演进方案综上所述，考虑现网实际情况以及客户业务需求，在4G

承载网向5G承载网演进的过程中，可釆用图5 5G承载双平

面方案所示的方案m」51,建网原则如下：(1)接入和汇聚釆用双平面方式承载4G和5G业务，在老

平面上4G和5G业务釆用MPLS-TP隧道承载，在新平面4G

175马亚燕:中国移动5G承载SPN建设方案和5G采用L3到边缘的SR隧道统一承载；(2) 核心层L3域釆用单平面方案实现两个平面间的4G 和5G的融合，釆用动态SR隧道之上的L3VPN承载。(3) 核心层的资源共享,两个平面都可以直接访问。图5 5G承载双平面方案3结语本文主要分为两个部分。第一部分首先介绍了 SPN的 技术背景，接着简述了它的技术架构和三大关键技术：SR-

TP、SE以及FlexE；第二部分阐述了中国移动5G承载SPN 网络的三种建设方案，分别是新建SPN、PTN扩容和PTN升

级,然后根据前面的分析给出了 4G承载向5G承载演进的建 设原则。参考文献:[1] 赵健.面向5G的传送网承载方案分析[J].中国新通信,

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