5G网络学习（一）——5G网络部署及架构详解(未完待续)

原创最新推荐文章于 2024-03-28 19:07:46 发布 5.9w 阅读 AI写同款

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5G无线网络架构及规划对于5G时代，相信大家并不是很了解，针对这节内容就是让大家熟悉5G的网络架构。阅读详情

AI摘要

本文详细阐述了5G网络的部署、逻辑架构及其承载网络的关键技术。介绍了5G网络如何通过接入、控制和转发三个功能平面高效运行，重点讨论了SPN、M-OTN等5G承载转发面技术方案。

5G网络是如何将一个数据包从一个用户发送到远在天边的另一个用户的呢？

首先需要明白5G网络长什么样？

5G网络的部署

5G网络的部署包括边缘接入网、城域汇聚网和骨干网三个部分。

5G网络逻辑架构

要明白5G网络逻辑架构是什么样的

新型5G网络架构包括接入、控制和转发三个功能平面

接入平面：包含各种类型基站和无线接入设备。5G中基站之间的交互能力增强，组网拓扑形式丰富，能够快速灵活的实现无线接入协同控制和更高的无线资源利用率。
控制平面：通过对网元控制功能的抽离与网络功能重构，实现集中的控制功能和简化的控制流程，以及接入和转发资源的全局调度，实现网络资源按需编排功能，通过网络分片技术按需构建专用和隔离的服务网络。（总的来说就是合理分配网络资源）控制功能重构技术主要包括三个部分：控制面功能模块化、优化控制面处理逻辑、状态与逻辑处理分离
转发平面：包含用户面下沉的分布式网关，集成边缘内容缓存和业务流加速等功能，在集中的控制平面的统一控制下，数据转发效率和灵活性大大提升。将网关中的会话控制功能分离，网关位置下沉，实现分布式部署。在控制平面的集中调度下，转发平面通过灵活的网关锚点、移动边缘内容与计算等技术实现端到端哈量数据流的高容量、低时延传输。（简单说就是进行数据转发）

现在有个问题了：是控制平面控制数据的转发还是转发平面控制数据的转发？

在控制和转发功能分离后，转发面将专注于业务数据的路由转发，具有简单问定和高性能等特性，但是是由控制平面控制转发平面进行数据转发的。

5G承载网络

什么是承载网络，这其实也是一种网络的划分方式，在下面也有所提及，它是提供网络连接的基础网络（我们也可以说承载网罗是由底层的网络转发设备及相关连线组成的）。

5G承载网络总体架构

5G承载网是为5G无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。能够为这些网络连接提供灵活调度、组网保护和管理控制功能，还能提供带宽、时延、同步和可靠性等方面性能保障。

转发平面上5G承载架构中的关键组成，其典型功能特性包括：

端到端分层组网架构：5G承载组网架构包括城域与省内干线两个层面，其中城域内组网包括接入、汇聚和核心三层架构。接入层通常为环形组网，汇聚和核心层根据光纤资源情况可分为环形组网与双上联组网两种类型。
差异化切片服务
多业务统一承载能力

5G承载网络转发面组网架构

其中，城域接入层利用多种接入技术，进行带宽和业务分配，实现用户的接入，接入设备完成多业务的复用和传输。（question！！什么是多业务的复用呢）

汇聚层的主要功能是给业务接入节点提供业务数据的汇聚和分发处理，同时要实现业务的服务等级分类。

核心层主要提供高带宽的业务承载和传输，完成已有网络的互联互通，其特征为宽带传输和高速调度。

5G承载转发面架构

5G 承载转发面技术方案

SPN、M-OTN和IP RAN+光层三种方案

SPN技术方案

SPN是在3、4G回传的分组传送网络（PTN）技术的基础上，面向5G和政企专线等业务承载需求，融合创新提出的新一代切片分组网络技术方案。

其中利用到了切片分组层（SPL）的段路由技术。SPN采用基于SDN管控架构的SR隧道扩展技术（SR-TP和SR-BE），采用L3 VPN承载5G业务，并根据网络规模和运维需求，采用分层L3 VPN到边缘或L2 VPN+L3 VPN良好在哪个应用方案。

L1，L2，L3说的是啥呢？

参考OSI七层模型，层一是物理层，层二是数据链路层，层三是网络层。例如MAC地址属于层二，IP属于层三。

由此而来的二层交换机和三层交换机的不同就在于：

二层交换机属于链路层设备，识别MAC地址，根据MAC地址转发数据包，维护MAC地址表。

三层交换机还有部分网络层功能，也就是能识别IP。

SR--TP隧道技术和SR-BE隧道技术又都是干啥呢？

待补充！

M-OTN技术方案

这个图介绍了基于M-OTN（移动-光传输网络）的5G承载组网架构，其中数据转发层基于分组增强型OTN设备，进一步增强了L3路由转发按功能呢，并简化了传统OTN映射服用结构、开销和管理控制的复杂度，降低设备、开销和管理控制的复杂度。控制管理层引入基于SDN的网络架构。

啥是OTN呢？（一个来自小白的无奈提问）

OTN ，OpticalTransportNetwork（光传输网）以波分复用技术为基础、在光层组织网路的传统网。

具体其优势啥的看看https://www.zhihu.com/question/34457368等其他博客都能找到。

M-OTN关键技术：

L2、L3分组转发技术：OTN支持L3协议的原则是按需选用，并尽量采用已有的标准协议，包括OSPF、IS-IS、MP-BGP、L3 VPN、BFD等。M-OTN使用标准的信令和路由协议，根据实际业务需要在业务建立、OAM和保护方面按需选择不同的意义组合。
L1通道转发技术：
L0光层组网技术：

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。

IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System，中间系统到中间系统）路由协议最初是ISO（the International Organization for Standardization，国际标准化组织）为CLNP（Connection Less Network Protocol，无连接网络协议）设计的一种动态路由协议。

传统的BGP-4只能管理IPv4单播路由信息，对于使用其它网络层协议（如IPv6、组播等）的应用，在跨AS传播时就受到一定限制。BGP多协议扩展MP-BGP（MultiProtocol BGP）就是为了提供对多种网络层协议的支持，对BGP-4进行的扩展。目前的MP-BGP标准是RFC4760，使用扩展属性和地址族来实现对IPv6、组播和VPN相关内容的支持，BGP协议原有的报文机制和路由机制并没有改变。

MP-BGP对IPv6单播网络的支持特性称为BGP4+，对IPv4组播网络的支持特性称为MBGP（Multicast BGP）。MP-BGP为IPv6单播网络和IPv4组播网络建立独立的拓扑结构，并将路由信息储存在独立的路由表中，保持单播IPv4网络、单播IPv6网络和组播网络之间路由信息相互隔离，也就实现了用单独的路由策略维护各自网络的路由。

IP RAN&光层技术方案

根据上图我们可以看出其组网架构包括城域核心、汇聚和接入的分层结构。其中：核心汇聚层由核心节点和汇聚节点组成，采用IP RAN系统承载，核心汇聚几点之间采用口字型对接结构。

啥是IP RAN呢？

IP Radio Access Network，是指以IP/MPLS协议及关键技术为基础，主要面向移动业务承载并兼顾提供二三层通道类业务承载，以省为单位，依托CN2骨干层组成的端到端的业务承载网络。

MPLS多协议标签交换，MPLS是利用标记（label）进行数据转发的。当分组进入网络时，要为其分配固定长度的短的标记，并将标记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转发。

说人话就是，在两个协议之间转发的数据包格式不一样，用这个MPLS能让这些数据包正常转发。