1、5G承载网承载网整体部署方案整体部署方案l本章详细介绍5G移动通信系统中承载网的整体部署方案，包括5G承载网架构模型和国内运营商的部署方案，让同学们对5G承载网的整体部署方案有全面的了解。l学完本课程后，您将能够：p掌握5G承载网网络架构模型p了解5G中国移动承载网方案p了解5G中国联通承载网方案p了解5G中国电信承载网方案1.1. 5G5G承载网络架构模型承载网络架构模型n5G承载网络架构演进承载网络架构演进p5G承载网络架构方案2. 中国移动方案示例3. 中国电信&联通方案示例4G改变生活，改变生活，5G改变社会改变社会信息随心至，信息随心至，万物触手及。万物触手及。 -IMT-2020推
2、进组推进组“5G是一个端到端的生态系统，它将打造是一个端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的社会。一个全移动和全连接的社会。5G主要包括主要包括三方面：生态、客户和商业模式。它交付三方面：生态、客户和商业模式。它交付始终如一的服务体验，通过现有的和新的始终如一的服务体验，通过现有的和新的用例，以及可持续发展的商业模式，为客用例，以及可持续发展的商业模式，为客户和合作伙伴创造价值。户和合作伙伴创造价值。” - - - -NGMN定义的定义的5G愿景愿景5G应用三大场景应用三大场景: eMBB、uRLLC、mMTC5G应用三大场景应用三大场景: eMBB、uRLLC、mMTC5G发展需求发
3、展需求5G发展需求发展需求名称名称 定义定义用户体验速率 (bps)真实网络环境下用户可获得的最低传输速率连接密度 (/Km2)单位面积上支持的在线设备总和端到端时延 (ms)数据包从源节点开始传输到被目的节点正确接收的时间移动性 (Km/h)满足一定性能要求时，收发双方间的最大相对移动速度流量密度 (bps/Km2)单位面积区域内的总流量用户峰值速率 (bps)单用户可获得的最高传输速率5G应用场景应用场景-高带宽，低时延高带宽，低时延超超高高清清8K沉沉浸浸式式AR5G应用场景应用场景-高密度，大流量高密度，大流量智智能能AI大大连连接接5G应用场景应用场景-高可靠，移动性高可靠，移动性高
4、高可可靠靠移移动动性性超超高高速速5G承载网网络架构承载网网络架构变化：带宽扩容变化：带宽扩容图11-1 5G承载网网络架构l接入环带宽由原来的1 0 G 向 5 0 G 甚 至100G扩展；汇聚环现阶段目标带宽扩展至100G，后续根据业务需要逐步扩展至200G5G承载网网络架构承载网网络架构变化：变化：与无线及核心网部分有关与无线及核心网部分有关u无线设备拆分成CU、DU和有源天线单元(AAU)，进行分布式安装部署u核心网设备拆分成控制平面(CP)和用户平面(UP)两部分，同样可以分布式部署l承载网任务是将无线设备和核心网设备连接，把无线设备或核心网设备发送的数据报文，以最优的路径发送到目的
5、设备5G承载网网络架构承载网网络架构变化：变化：时钟源增多时钟源增多l承载网可使用汇聚设备侧时钟，因为它离基站更近时延更小l网络发生故障导致汇聚设备侧时钟无法使用时，则可使用核心设备侧时钟源作为备份时钟源u除了4G阶段核心设备侧旁挂的时钟源之外，在汇聚设备侧也旁挂时钟源图11-2 5G时钟同步时钟源下沉1.1. 5G5G承载网络架构模型承载网络架构模型p5G承载网络架构演进n5G承载网络架构方案承载网络架构方案2. 中国移动方案示例3. 中国电信&联通方案示例5G承载网演进第一阶段承载网演进第一阶段l第一阶段设想：第一阶段设想：物理上，先对接入汇聚环链路进行扩容，对无法支持到5G大带宽的设备进
6、行更新换代协议层面上，在隧道部署中采用SR技术图11-3 5G承载网演进第一阶段5G承载网演进第承载网演进第二二阶段阶段l第第二二阶段设想：阶段设想：在VPN部分使用IPV6 L3VPN在VPN部分为了支持多协议栈引入EVPN技术图11-4 5G承载网演进第二阶段1. 5G承载网络架构模型2.2. 中国移动方案示例中国移动方案示例n中国移动中国移动5G承载网络物理设计承载网络物理设计p中国移动5G承载网络规划设计1. 中国电信&联通方案示例中国移动大区和国干中国移动大区和国干PTN组网架构组网架构图11-5 中国移动大区和国干PTN组网架构l中国移动在4G阶段主要采用PTN的移动承载方案l根据
7、工信部2020年实现5G商用目标，中国移动2019年逐步建成每城市百基站规模实验网。全面开展了5G端到端关键技术功能及基本性能测试，以及面向规模、组网、建设、网管、网优、互操作、互通等方面的验证中国移动城域中国移动城域PTN组网架构组网架构l5G承载网络组网架构由核心环、汇聚环和接入环构成的城域网络，加上大区、国干网络共同组成。相比4G网络，5G L3VPN部署到骨干汇聚(L2+动态L3VPN)甚至下沉到接入节点(L3到接入)图11-6 中国移动城域PTN组网架构5G承载网网络相关知识承载网网络相关知识l承载网设备按所处网络位置分为接入层、骨干汇聚层与核心层l接入层接入层：与基站对接的接入设备
8、，设备通常位于地市级接入机房内，设备型号涉及不同厂商l骨干汇聚设备位于地市汇聚级机房l地市核心设备位于地市核心级机房，一般只有一对到两对地市核心设备，通常也被称为城域核心l某些业务流量需要通过城域核心上行到核心网终结，但每个地市不一定都有核心网设备5G承载网络与无线基站对接承载网络与无线基站对接l移动运营商5G承载网络按层次划分，但承载网仅是端到端5G业务承载网络一部分，它上承核心网下启无线前传网l无线基站参考带宽为10GEl接入环链路参考带宽为50GE图11-7 5G承载网络与无线基站对接城域核心与核心网设备对接城域核心与核心网设备对接l地市级城域核心与核心网的UPF设备处于同机房。因此只要
9、本地市有核心网设备，业务流量就能在本地市核心机房内终结不必再进行跨地市的流量传递图11-8 城域核心与核心网设备对接1. 5G承载网络架构模型2.2. 中国移动方案示例中国移动方案示例p中国移动5G承载网络物理设计n中国移动中国移动5G承载网络规划设计承载网络规划设计1. 中国电信&联通方案示例NCE网管服务器与设备互通网管服务器与设备互通l管理面继承了原来4G时代网管平台的功能l控制面功能由NCE中SDN控制器模块提供，实现标签分配、业务创建等大部分原来路由转发设备的控制面功能，并提供统一下发l网络中转发设备只需专注转发平面的功能，实现控制面和转发面功能分离图11-9 NCE网管与设备互通承
10、载网组网架构承载网组网架构对于省内骨干网和省际骨干网设备与链路，可以充分利旧原有4G的设备与链路对于性能无法达到要求的部分设备与链路，可以通过扩单板、扩端口、设备替换等方式进行性能提升在扩容时要尽量留有余地，充分考虑到后续带宽进一步增加的可能性图11-10 承载网组网架构图承载网地市组网架构承载网地市组网架构l城域核心节点一般成对出现，按地市规模部署l一般地域较小的地市为一对核心，较大的地市可以部署两对核心l承载网通过接入设备进行业务接入，城域核心则是业务在本地市内的落地负责将业务传递到核心网或省干网图11-11 承载网地市组网架构图承载网具体的参数设计承载网具体的参数设计l承载网具体的参数设
11、计承载网具体的参数设计规则：规则：u设备命名的规则：物理位置-设备型号-设备编号u端口描述主要体现对端设备型号、端口编号及带宽三要素u链路命名时主要体现源宿设备名称、端口编号和链路类型三大要素u在5G基础配置中涉及到一些不同域的命名，首先是区域通常是本地市名称，然后是5G承载网中特有的SR域，参考格式：地市名称-区县名称-SR域类型5G承载网络相关资源池的规划设计承载网络相关资源池的规划设计l在路由部分的在路由部分的IGP资源池资源池：IGP进程号资源，运营商侧部署时根据核心汇聚环IGP域的数量来确定，接入环进程号资源则参考本地市接入环IGP域数量确定lIP地址资源分为地址资源分为：链路IP地
12、址资源、网元IP地址资源、业务IP地址资源lVLAN资源池规划资源池规划：在承载网中VLAN通常不具备端到端意义，只是在对接基站侧和核心网侧用于识别业务技术部署方案部分的设计技术部署方案部分的设计：IGP路由的规划路由的规划l中国移动部署的承载网在IGP路由部分采用了IS-IS协议，接入环汇聚环核心环的IS-IS分别采用不同的进程号隔离l由于IS-IS协议扩展性和收敛速度较OSPF更胜一筹，因此在大型的运营商网络中IS-IS协议的应用更加普及图11-12 IGP路由规划IS-IS协议在部署时注意事项协议在部署时注意事项lIS-IS协议在部署时注意事项协议在部署时注意事项： 接入环不能跨骨干汇聚
13、设备组网 一个节点只能部署一个环回口地址，若该节点属于多个IS-IS进程，则只宣告进核心环进程 同一链路若属于多个IS-IS进程，则部署单端口多进程 原4G网络无需IS-IS协议，因此不承载5G业务的设备无需部署IS-IS IS-IS协议部署全网设备level-2级别 IS-IS协议本身收敛速度达不到承载网要求，需与双向转发状态检测协议BFD联动使用，实现故障情况下路由层面的快速收敛IGP开销值规划原则开销值规划原则lIGP开销值规划原则开销值规划原则： 同一类型的链路开销值相同 流量需要绕行时优先走下层网络 流量需要绕行时不能绕行到不相干的接入环或汇聚环 地市存在多对核心时，修改开销值使不同
14、的汇聚设备优选某对核心 成对的汇聚设备及核心设备间互联链路开销值要加大移动移动SR域规划域规划lSR-TP增加了端到端OAM功能，可实现业务的快速检测，发现问题进行快速保护倒换，也支持业务质量端到端监控lSR-TP天然采用SDN架构，SDN控制器通过收集网络拓扑信息，进行全网路径的统一计算，相对于传统的路由器单节点进行路径计算的方式，大大减小了CPU和网络带宽消耗l通过SR-TE和SR-BE隧道，支持5G云化网络灵活连接需求uSR-TP：中国移动在使用SR技术建立隧道时，叠加了部分MPLS-TP功能图11-13 移动SR域规划图SR-TP隧道转发过程隧道转发过程图11-14 SR-TP隧道转发
15、过程l接入设备PTN_1收到NCE控制器下发的标签栈，其中栈底标签Path SID即SR-TP隧道标签，用以表示目的地；而外层的1，5，8三重标签是邻接段标签，用于唯一标识一段链路，每经过一段链路将对应的邻接段标签剥离VPN部署部署方案：方案：L2+L3VPN VS 端到端端到端L3VPN图11-15 L2VPN+L3VPN方式部署图11-16 端到端L3VPN方式部署保护技术保护技术部署：部署：南北向保护技术南北向保护技术 VS Xn业务保护技业务保护技术术图11-17 南北向业务保护技术部署图11-18 Xn业务保护技术部署5G承载网保护技术及功能汇总承载网保护技术及功能汇总技术名称功能M
16、PLS-TP用于L2VPN保护，通过MPLS-TP实现LSP/PW层的快速故障检测PW APS用于L2VPN保护，通过1:1备份实现链路和节点故障时的保护倒换LSP APS用于汇聚节点保护，在汇聚节点之间部署可实现LSP的1:1保护倒换MC-LAG用于L2VPN保护，在骨干汇聚PTN 节点的L2VE上配置MC-LAG，配合MC-PW APS，实现L2VPN业务的双归BFD用于快速故障检测，可以与多种协议联动使用TI-LFA用于保护SR-BE隧道，通过在故障节点下发修复列表，将流量导向备路径SR-TP APS用于保护SR-TP隧道，通过1:1备份实现保护倒换VPN FRR用于保护L3VPN，可以
17、实现主备L3VPN通道的快速切换表11-1 保护技术及功能汇总5G承载网业务保护和检测技术承载网业务保护和检测技术检测/保护位置检测机制保护机制保护倒换性能L2VPN网络侧MPLS-TP OAM / MPLS OAMLSP APS 1:1/ MC-PW APS50msL3VPN网络侧SR-TP OAMSR-TP APS 1:1、VPN FRR50ms端口状态Ti-LFA50msIGP收敛重路由。IS-IS收敛完成后，SR-BE再重路由百毫秒级IGP收敛SR-BE隧道的VPN FRR节点故障1秒核心PTN 节点核心网侧BFD 、802.3AE、LACP核心PTN 节点上：IP/VPN混合FRR核
18、心网设备上：主备静态路由50ms表11-2 业务保护和检测技术1. 5G承载网络架构模型2. 中国移动方案示例3.3. 中国电信中国电信& &联通方案示例联通方案示例n中国电信中国电信&联通联通5G承载网络物理设计承载网络物理设计p中国电信&联通5G承载网络规划设计IPRAN网络网络方案分类方案分类lIPRAN网络网络方案分类：方案分类：u分层分层VPN(HVPN)：层次化的L3VPN，从接入到汇聚到核心都是三层u混合混合VPN(MIXED-VPN)：L2VPN+L3VPN，接入到汇聚是L2VPN，汇聚到核心是L3VPNl电信运营商在4G阶段只使用MIXED-VPN，而联通运营商在4G阶段则根
19、据每个地市不同情况而定，两种方案联通都有在用l在5G阶段为了端到端IP化，HVPN方式将会广泛应用，而MIXED-VPN方式则会逐渐减少，并且只是用来承载固有业务电信电信&联通运营联通运营5G综合业务承载综合业务承载图11-19 电信&联通运营5G综合业务承载l目前5G网络旨在为运营商提供能够统一承载移动、固定以及专线业务的综合性承载网络，脱离了原有4G网络主要承载移动业务的瓶颈l移动的PTN方案、电信联通的IPRAN方案，对于物理组网架构而言，都可分为接入环、汇聚环以及核心环HVPN方案物理组网方案物理组网lCSG设备对接业务侧终端包括但不限于基站，接口和纤缆连接的类型要求多种多样，能够提供
20、更丰富的端口接入lASG与RSG设备主要用于业务流量的汇聚和快速转发，经常需要转发大量的业务流量图11-20 HVPN方案物理组网示意图1. 5G承载网络架构模型2. 中国移动方案示例3.3. 中国电信中国电信& &联通方案示例联通方案示例p中国电信&联通5G承载网络物理设计n中国电信中国电信&联通联通5G承载网络规划设计承载网络规划设计联通联通HVPN IGP部署部署l在IGP部署时接入、汇聚、核心层设备间均采用IS-IS协议，接入环和汇聚核心环IS-IS采用不同进程互相独立路由隔离图11-21 联通HVPN IGP部署电信电信HVPN IGP部署部署l在IGP部署时接入环采用OSPF，汇聚
21、核心环采用IS-ISl为了在网络需要进行路径切换时，将切换点尽量下移到靠近用户的位置，汇聚设备对间互联链路开销值越往上行越大图11-22 电信HVPN IGP部署IGP COST设置影响选路设置影响选路图11-23 IGP COST设置影响选路l针对TI-LFA保护技术，IGP开销值做了简化。通过开销值的设置保证IGP路径走主路径5G承载网络中隧道部署承载网络中隧道部署：SR-TE隧道设计隧道设计图11-24 SR-TE隧道设计示意图1&2为CSG1去往RSG5的主用隧道，其余为备用隧道备用隧道3为隧道1发生故障时接入环备份隧道备用隧道4是隧道1发生故障时汇聚核心环备份隧道备用隧道5是隧道2发
22、生故障时汇聚核心环备份隧道备用隧道6是隧道1和2均故障时汇聚核心环备用隧道备用隧道7是从RSG6回到RSG5的备份隧道5G承载网络中隧道部署承载网络中隧道部署：SR-BE隧道设计隧道设计图11-25 SR-BE隧道设计示意图lSR-BE隧道可根据首节点的MPLS标签栈控制报文在网络中的传输路径lSR-BE隧道实现基于转发器算路，各转发器通过IGP协议收集SR域的SR信息，再结合IGP拓扑信息，计算出到达各转发器的SR转发，最终形成full mesh隧道lSR-BE隧道路径依赖于公网IGP部署且SR-BE隧道所经过的每个节点都必须使能MPLS功能，且必须配置SRGB全局标签范围SR-TE隧道隧道
23、 VS SR-BE隧道隧道对比参数SR-TESR-BEIGP快速收敛配置配置隧道路径约束不配置约束点配置路径约束故障检测技术BFDBFD保护倒换技术Hot-standbyTi-LFAlSR-TE特点特点：u不配置约束点，主备路径由控制器控制，最大限度发挥流量调优能力uSR-TE隧道保护采用Hot-Standby的方式uIGP配置快速收敛u接入侧、汇聚侧部署BFD FOR SR-TE LSP和BFD for SR-TE tunnellSR-BE特点特点：IGP配置快速收敛IGP使能SR功能，配置标签范围SRGBIGP部署TILFA特性，同时配置BFD for IGP，加快链路故障倒换时间部署BF
24、D FOR SR-BE，加快节点故障倒换时间主备路径由转发器控制，依赖于IGP表11-3 SR-TE与SR-BE隧道对比层次化层次化L3VPN承载端到端承载端到端ETH业务业务图11-26 层次化L3VPN承载端到端ETH业务l在接入到汇聚、汇聚到核心间建立L3VPN，即BGP MPLS VPN技术，因此必须在节点与节点间互相运行MP-BGP协议。部署完MP-BGP后可进行VPN部署S1业务业务VPN部署部署图11-27 S1业务VPN部署l对于S1业务，上行时CSG通过MP-BGP对等体将私网路由以VPNV4路由的形式传递给ASG，在ASG上修改路由下一跳为自己，将路由发给RSGl下行时RS
25、G将路由传递给ASG，ASG不再向CSG通告此路由而是向CSG发布缺省路由l流量上行时通过缺省路由达到ASG，ASG上部署VRF，通过查找VRF私网路由表进行转发X2业务业务VPN部署部署图11-28 X2业务VPN部署l对于X2业务，CSG发布的私网路由，在ASG上进行反射，反射给同环CSG的路由。环内X2流量发布明细路由就近转发，跨换X2流量利用缺省路由进行转发lASG上需要通过VRF发布缺省路由给下挂所有接入环CSG用于支持跨换X21. 选择题(1) 在5G移动承载网方案中使用的隧道技术是？A.LDP B.RSVP-TEC.MPLS-TP D.SR(2) 移动运营商5G承载网络场景下，I
26、GP改造中使用的协议是？A.OSPF B.IS-ISC.BGP D.静态路由(3) 电信运营商IPRAN网络中接入环所使用的IGP协议是？A.OSPF B.RIPC.IS-IS D.静态路由(4) IPRAN方案中原有L3VPN部署需要用到的技术是？A.MP-BGPB.MPLSC.LDPD.IS-IS2. 问答题(1) 请描述SR-TE与SR-BE隧道建立标签分发的区别。(2) 请画出5G电信IPRAN方案S1流量组网图。(3) 请写出移动运营商在向5G演进时，改造的困难点以及需要考虑哪些因素。(4) 请描述5G电信IPRAN方案与联通IPRAN方案的不同之处。(5) 若使用4G与5G混合组网，对于现网设备有哪些挑战？(6) 5G承载网络中南北向业务流量与Xn业务流量在网络设计时有何区别？l本章主要介绍了5G承载网的整体架构部署和各运营商部署方案。现网中各个运营商在部署5G承载网络时原理虽相通但组网方案各有不同。本章第一节介绍了5G承载网络的架构，第二节介绍了移动运营商5G网络的组网架构与设计方案，第三节介绍了电信&联通运营商5G网络的组网架构和设计方案。l学习完本章后，同学们能够了解5G承载网络架构及三大运营商各自的网络设计方案，掌握现网中运行5G承载网络的部署规划。
