《5G移動(dòng)通信技術(shù)》 課件 項(xiàng)目三任務(wù)三 5G承載網(wǎng)技術(shù)

項(xiàng)目三任務(wù)三5G承載網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1：能夠說出無線接入發(fā)展簡史。知識(shí)點(diǎn)2：能夠描述無線接入網(wǎng)云化方式以及云化的優(yōu)勢。移動(dòng)通信的演進(jìn)4G改變生活，5G改變社會(huì)。5G系統(tǒng)適用于多種場景的業(yè)務(wù)，為了滿足各場景業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求，5G網(wǎng)絡(luò)中的各種產(chǎn)品都在進(jìn)行演進(jìn)，上一任務(wù)我們學(xué)習(xí)了無線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，依照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的順序，本次任務(wù)主要介紹承載網(wǎng)在面對需求時(shí)采取的一些技術(shù)及其架構(gòu)。隨著IP技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)承載網(wǎng)技術(shù)也日趨成熟。為了滿足運(yùn)營商移動(dòng)業(yè)務(wù)的不斷增長，面向5G應(yīng)用的承載網(wǎng)技術(shù)被提出，比如SDN技術(shù)。“”從承載網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)需求出發(fā)，簡述其整體架構(gòu)，由于承載網(wǎng)技術(shù)知識(shí)涉及面較廣，需較深的知識(shí)儲(chǔ)備才能整體掌握，故而本次內(nèi)容對于技術(shù)問題不做深入探討，只做簡要描述?！敝R(shí)儲(chǔ)備:5G承載網(wǎng)是什么？顧名思義，其實(shí)它就是一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸中，為無線接入網(wǎng)RAN和核心網(wǎng)元提供網(wǎng)絡(luò)連接。并提供靈活調(diào)度、負(fù)載均衡、故障冗余及管理控制等多項(xiàng)功能。

（1）承載網(wǎng)業(yè)務(wù)需求及其架構(gòu)雖說網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了幾代變化，目前的承載網(wǎng)已經(jīng)非常強(qiáng)大和完善了，但想要達(dá)到5G的使用要求，5G承載網(wǎng)還需做出改變。因?yàn)檫M(jìn)入5G時(shí)代，通信網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)發(fā)生了大幅的變化，有的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)甚至提升了十幾倍，想要達(dá)到要求，只靠無線接入網(wǎng)的改進(jìn)是辦不到的。5G承載網(wǎng)需做出以下幾個(gè)方面的革新。①承載大帶寬。帶寬是5G承載網(wǎng)最基礎(chǔ)和最重要的技術(shù)指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)無線部分的速率提升了幾十倍，承載網(wǎng)相應(yīng)也要大幅提升。②實(shí)現(xiàn)低時(shí)延。遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和可靠性要求苛刻。5G需要實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)毫秒級(jí)的端到端時(shí)延，承載網(wǎng)作為端到端的一部分，因此也需要提升。③智能化。5G承載網(wǎng)將會(huì)無比巨大，設(shè)備數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜。如果網(wǎng)絡(luò)不能夠做到靈活、智能、高效、開放，將無法實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。5G承載網(wǎng)的物理架構(gòu)仍以環(huán)形結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)分層部署，包括接入環(huán)、匯聚環(huán)和骨干核心環(huán)，接入環(huán)與聚環(huán)、匯聚環(huán)與骨干核心環(huán)的相交處都有兩套設(shè)備連接，如圖所示。環(huán)形結(jié)構(gòu)的目的是防止鏈路出現(xiàn)單點(diǎn)故障，當(dāng)一個(gè)環(huán)的一個(gè)方向鏈路中斷時(shí)，業(yè)務(wù)可以切換到環(huán)的一個(gè)方向的鏈路上，對業(yè)務(wù)起到保護(hù)的作用。環(huán)與環(huán)相交處部兩套設(shè)備的目的是防止設(shè)備出現(xiàn)單點(diǎn)故障兩個(gè)設(shè)備中，一個(gè)設(shè)備設(shè)置為主用設(shè)備，另一個(gè)設(shè)備設(shè)置為備用設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，業(yè)務(wù)都經(jīng)主用設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)主用設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，備用設(shè)備接替主用設(shè)備完成業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)。承載網(wǎng)的接入環(huán)、匯聚環(huán)和骨干核心環(huán)的帶寬速率配置應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行部署，但總的原則是骨核心環(huán)的速率一定大于匯聚環(huán)的速率，匯聚環(huán)的速率一定大于接入環(huán)的速率。所有的5G承載網(wǎng)設(shè)備都將采用新的管理控制系統(tǒng)，即網(wǎng)絡(luò)云引擎。（2）SDN技術(shù)在介紹SDN技術(shù)之前，我們先談?wù)剛鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)面臨的困境：①對流量的控制和轉(zhuǎn)發(fā)都依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，且設(shè)備中集成了與業(yè)務(wù)特性緊耦合的操作系統(tǒng)和專用硬件，這些操作系統(tǒng)和專用硬件都是各個(gè)廠家自己開發(fā)和設(shè)計(jì)的。此時(shí)運(yùn)營商若想部署新的能力和服務(wù)，以此快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求或用戶需求，必然受制于設(shè)備提供商的產(chǎn)品能力和開發(fā)周期。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺乏標(biāo)準(zhǔn)和開放接口，從而限制了網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，5G時(shí)代應(yīng)用市場的需求和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的矛盾將會(huì)進(jìn)一步加劇，新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。②隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)數(shù)值化轉(zhuǎn)型，未來網(wǎng)絡(luò)信息傳送量將爆發(fā)式的增長，網(wǎng)絡(luò)必須隨之?dāng)U容。要對新增的成百上千的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置管理將變得更加復(fù)雜。甚至有些擴(kuò)容是無法通過手工配置完成的。③在過去的數(shù)十年間，為了應(yīng)對業(yè)務(wù)和技術(shù)的需求，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了大量的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而且協(xié)議往往被獨(dú)立的定義，用于解決特定的問題。這就導(dǎo)致當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。假設(shè)要移動(dòng)一臺(tái)設(shè)備，我們不得不查看多個(gè)交換機(jī)、路由器、防火墻等，并且要更新其他協(xié)議機(jī)制?；谝陨现T多挑戰(zhàn)，新的架構(gòu)技術(shù)SDN被提出。SDN即軟件定義網(wǎng)絡(luò)，一種創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)，如圖3-3-2所示。SDN技術(shù)擺脫硬件對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制，這樣便可以像升級(jí)、安裝軟件一樣對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改，便于更多的應(yīng)用程序能夠快速部署到網(wǎng)絡(luò)上。在SDN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只負(fù)責(zé)單純的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可以采用通用的硬件;而原來負(fù)責(zé)控制的操作系統(tǒng)將提煉為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對不同業(yè)務(wù)特性進(jìn)行適配，而且網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和業(yè)務(wù)特性以及硬件設(shè)備之間的通信都可以通過編程實(shí)現(xiàn)。SDN架構(gòu)包括應(yīng)用層、控制層、基礎(chǔ)設(shè)施層，每層的分工各不相同。應(yīng)用層主要用于實(shí)現(xiàn)用戶意圖的各種上層應(yīng)用程序，如安全App、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)App客戶端，此類應(yīng)用程序稱為應(yīng)用層應(yīng)用程序。一些SDN應(yīng)用的領(lǐng)域包括交通工程、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和分析、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)、接入控制等。控制層包括一個(gè)邏輯上集中的SDN控制軟件，管理員通過該軟件擁有一個(gè)全局的網(wǎng)絡(luò)視圖?？刂茖邮窍到y(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部交換路徑和業(yè)務(wù)路由的生成，并負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化事件。基礎(chǔ)設(shè)施層包括物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器等，其提供了可編程服務(wù),并提供了高速硬件和軟件。這一層負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，其轉(zhuǎn)發(fā)過程中所需要的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)是由控制層生成的，而不是由轉(zhuǎn)發(fā)器生成的，如圖所示。

任務(wù)實(shí)施步驟1：仔細(xì)閱讀本文內(nèi)容，用自己的語言描述SDN架構(gòu)優(yōu)勢。步驟2：請自行查閱其他相關(guān)材料，指出SDN基礎(chǔ)設(shè)施層包含哪些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

任務(wù)實(shí)施評價(jià)本次任務(wù)實(shí)施評價(jià)見表3-3-1。任務(wù)自我評價(jià)團(tuán)隊(duì)評價(jià)教師評價(jià)20分50分30分團(tuán)隊(duì)協(xié)作

獨(dú)立思考

紀(jì)律觀念

完成時(shí)間

工作態(tài)度

學(xué)習(xí)主動(dòng)性

任務(wù)完成質(zhì)量

得分小結(jié)

得分合計(jì)

學(xué)習(xí)過程遇到哪些困難？

如何解決遇到的問題。

自己在完成任務(wù)中哪些方面有提高？

在完成任務(wù)中存在哪些不足？

教學(xué)活動(dòng)自我評分小組評分共享（15分）

貢獻(xiàn)（15分）

傾聽（15分）

協(xié)作（15分）

問題解決（20分）

決策（15分）

其他（5分）

任務(wù)總結(jié)本次任務(wù)總結(jié)見表3-3-2。請列舉出本次課你學(xué)習(xí)到哪些知識(shí)？

請談?wù)劚敬握n學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以應(yīng)用哪些方面？

發(fā)揮你的想象力，本次課知識(shí)除了常規(guī)的應(yīng)用，還能在哪些方面可以運(yùn)用？

請你談?wù)勁c本次內(nèi)容相關(guān)或相近的5G時(shí)訊

任務(wù)拓展網(wǎng)上購物、支付寶轉(zhuǎn)賬、微信下線支付等等，我們在日常生活和工作中越來越依賴于互聯(lián)網(wǎng)。然而，互聯(lián)網(wǎng)也存在一些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如數(shù)據(jù)泄露和個(gè)人信息被竊取等。為了保護(hù)個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全，VPN（VirtualPrivateNetwork，虛擬私人網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)運(yùn)而生。VPN是一種通過公共網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建專用信息通道的安全連接技術(shù)。它通過在用戶設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)之間建立加密的隧道，將用戶的數(shù)據(jù)加密并傳輸?shù)絍PN服務(wù)器，再由VPN服務(wù)器解密并轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)站。這樣，用戶的真實(shí)IP地址和位置信息會(huì)被隱藏，同時(shí)用戶的數(shù)據(jù)也會(huì)得到保護(hù)，難以被竊取或監(jiān)控。需要注意的是，VPN并不是萬能的安全工具，它也有一些局限性。比如，選擇不可信的VPN服務(wù)提供商可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露和安全風(fēng)險(xiǎn)。VPN根據(jù)組網(wǎng)方式進(jìn)行劃分為與站點(diǎn)到站點(diǎn)的VPN。遠(yuǎn)程訪問VPN方式適用于出差員工撥號(hào)接入VPN的方