摘. . 要：响应铁路 5G 专用网针对承载网提出的低时延、网络分片功能、灵活组网需求，本文主要分析了铁路 5G 专网承载网技术，切片分组网络技术、切片部署网络功能虚拟化技术、低时延技术、灵活切片，希望可以促进铁路 5G 专网承载网技术的应用。
关键词：铁路 5G 专网；大带宽；低时延；网络切片；技术制式1、铁路 5G 专网的承载网需求1.1 时延需求5G 的端到端延迟远低于 4G。eMBB 的端到端等待时间必须小于20ms，承载网络等待时间必须小于 14.4ms，uRLLC 端到端等待时间要求小于 5ms，并且承载网络等待时间必须小于 3.2 毫秒，现有的网络架构几乎不可能满足，因此新的网络架构必须能够减少承载网络的整体延迟。
1.2 网络分片功能
5G 面临三种不同的应用场景，这也对网络提出了不同的接入要求，要求 5G 网络必须能够定制、分片和按需运行，并具有共享资源的能力。为了在一个网络中满足多种功能，5G 网络标准需要无线网络，承载网络和核心网络的端到端切片功能，这意味着承载设备需要支持在网络上切片的能力。
1.3 灵活组网需求
5G 系统的铁路应用对时延更加敏感，站间流量的比例将越来越高。同时 5G 系统将采用超密集组网，站间协调更加紧密。对于承载网络，铁路 5G 专用网络不仅带来了流量的大幅增长，而且承载网络还面临着超低延迟，高可靠性，高灵活性和智能化的挑战。因此，铁路 5G 专用网络承载网络应具有大带宽，超低延迟，高精度时间同步传输，大规模连接，灵活的网络调度，有效的软硬管道能力，敏捷服务部署，网络级分层 OAM 和保护功能等特点。
2、5G 承载网关键技术分析
2.1 灵活连接技术
SR（段路由）：段路由 SR 属于“源路由”和“隧道”技术，可以最大程度地优化 IP-MPLS 网络功能。 SR-TE 可以提供端到端的QOS 保证，实现流量监控和流量优化。 SR-BE 是满足 L3VPN 边缘需求的最佳大型连接隧道技术。 SR 只需要控制源节点，这很容易实现 SDN 集中控制，并且中间节点是无状态的，具有良好的可伸缩性，并且可以支持数十万个节点网络。因此，SR 是解决 5G 承载灵活，连接大的有效解决方案。
2.2 网络切片
网络切片技术是 5G 网络的核心特征和能力。 5G 网络包括不同的场景，例如高速，大型连接和低延迟。为单个网络上的所有用户提供服务的传统业务模型不再适用。 5G 网络切片技术可以根据 SLA服务要求为不同的客户和不同的服务提供隔离和隔离。功能可定制的网络服务。与传统的服务质量（QoS），接入点名称（APN）/ 数据网络名称（DNN）提供的差异化服务功能不同，网络切片是一种端到端逻辑专用网络。 5G 切片实例包括无线网络，承载网络和核心网络等传输网络功能可以为特定的业务场景提供服务。
2.3 切片部署网络功能虚拟化技术
当在铁路应用中融合时，各种不同的网络元素对网络虚拟化集成有不同的要求，这导致无法满足功能要求并导致网络稳定性问题。
用户应从三个角度实施网络虚
拟化应用程序的部署：应分别从有效引入、慎重使用、严禁引入三个视角予以完成。
从原有业务的角度来看，未来业务量会有一定的增长，或者表现为业务规模的增长，这将形成对网元和业务的相应改善的需求。如果替换了网元，则替换的潜在需求是主动部署网络功能虚拟化，由于功能的通用性和对未来发展的潜力较低，例如 LDRA，因此应注意其全面的开发能力，并且在引入网络功能虚拟化时应格外小心。禁止引入的功能（作为具有较弱的市场受众能力的服务）不应引入此类服务的网络功能虚拟化中。对于为网络虚拟化部署积极引入和精心介绍的网络元素，在网络切片部署期间，人们可以在网络虚拟化部署中找到更多便利。在网络切片的实际部署过程中，可以完成多种部署形式，例如在跨域中部署单个域。对于这种类型的跨越式部署，应事先掌握产品性能以获取客户需求。在单域到跨域的部署过程中，核心网络完成了传输和无线应用程序的增长。同时，网络切片支持的功能范围也得到了扩展。操作员可以完成智能切片管理，加强切片设计和开放性，以满足各种应用需求和多样化的应用场景。另外，在每个片中，可以完成特定管理策略的灵活部署，并且可以改善各种服务和功能的个性化设置。
2.4 低时延技术
FlexE 交叉：FlexE 技术使用时隙交叉技术来实现基于物理层的用户服务流转发。数据包不再在网络中间节点解析，业务流交叉过程可以立即完成，单个设备的转发延迟降低到 110us。FlexE 交叉有利于扁平化分组网络。在传统的 PTN 分组网络环网拓扑下，逐点需要分组转发，效率低下。而且，使用 FlexE 时隙交叉技术可以实现不同类型服务信道的物理隔离。每个 5G 前传网络的第一个选项是光纤直接驱动，适用于访问距离短且光纤资源丰富的场景。它的优点是简单，开放速度快，延迟小，成本低，但缺点是光纤资源消耗大，没有OAM 和保护机制。二是选择无源波分，适用于有限的光纤资源，接入距离满足系统部署要求。它的优点是节省光纤资源并降低成本，但缺点是业务无法监控且没有网络保护机制。第三是选择 OTN 设备，它具有节省光纤资源，具有完善的 OAM 和网络保护的优点，但缺点是成本高，不具有统计复用能力。第四是选择 SPN 设备。优点是节省光纤资源，具有完善的 OAM 和网络保护以及低延迟，但缺点是带宽小且仅适用于小浓度。因此，前传网络应综合考虑建设成本，建设周期，现有机房 / 光纤资源，用户安全级别等各种要求，并根据实际情况合理选择建设方案。通道独立部署的 QoS 调度策略。
2.5 灵活切片
在 5G 网络解决方案中，为了满足不同服务的带宽，时延和可靠性要求，灵活的 SDN/NFV 网络切片技术被广泛应用于核心网络和无线网络中，这也要求承载网络能够执行灵活的切片技术。只有在有支持的情况下，才能满足网络资源的动态释放，才能实现隔离不同切片网络资源的功能。因此，承载网络需要使用 FlexE 和 SDN/NFV2 关键技术应用来实现片的创建、删除和调整功能，以达到与核心网和无线网络片协同的目的。在这方面，为了实现通信网络的多网络协调，需要建立包括核心网络，无线网络和承载网络的端到端逻辑网络。承载网络需要采用将转发平面和控制平面分开的 SDN 架构。其中，转发平面是实现片之间的相互隔离，通常由 lexE 和 VPN 实现。控制平面需要通过 SDN 控制器与核心网络和无线网络进行协调。为了实现端到端业务链的编排，需要对上层编排器进行统一管理。在这些方面，由于涉及许多领域，因此必须充分注意其接口的统一性和标准化。在网络设计中，还应为通信技术的升级和发展预留一定的扩展空间。
结束语
基于铁路 5G 专用网承载网，可以提供大带宽承载管道，提供L0-L3 多层业务承载能力和软硬管道分段，并通过 SDN 的集中控制实现高效的运维。将成为铁路 5G 专用网络，在带宽，延迟和可靠性方面提供保证。同时，随着承载网络技术的不断发展，传输网络技术和数据网络技术正在逐渐融合。铁路 5G 专用网承载网将不仅承载5G 专用网业务，还将逐步发展成为综合的承载网。
参考文献：
［1］王树平 , 宋强 , 刘萌 , 张勇 . 面向 5G 业务承载的新型智能城域网重构与思考 [J]. 信息技术与信息化 ,2020(12):160-161.
［2］郭惠军 , 刘光明 , 刘涛 .5G 承载网建设与演进 [J]. 数字技术与应用 ,2020,38(12):29-31.
［3］赵俊峰 , 李芳 , 赵文玉 .5G+ 垂直行业承载技术创新与产业发展[J]. 通信世界 ,2020(33):36-38.
