譚 哲，翟 睿，鄒 鑫，楊天普，孫 碩
（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）
0 引 言
在當(dāng)前迅猛發(fā)展的信息化時(shí)代，無線通信領(lǐng)域的重要性日益凸顯。將切片分組網(wǎng)（Slicing Packet Network，SPN）接入設(shè)備與5G 網(wǎng)絡(luò)融合，為通信帶來創(chuàng)新機(jī)遇。文章旨在探討該融合所帶來的技術(shù)革新和廣泛應(yīng)用，并展示其在各行業(yè)中的潛在影響與發(fā)展前景。
1 SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述
1.1 SPN 的基本概念與特點(diǎn)
SPN 是一種基于網(wǎng)絡(luò)切片的通信技術(shù)，其核心理念是將整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)劃分為獨(dú)立自治的多個(gè)切片，確保每個(gè)切片擁有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源和運(yùn)行環(huán)境。通過這種靈活的切片設(shè)計(jì)，SPN 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的個(gè)性化分配和管理，能夠?yàn)椴煌袠I(yè)和應(yīng)用提供定制化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而提高網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性和效率[1]。在政務(wù)、教育、醫(yī)療、金融及交通等領(lǐng)域，利用SPN 先進(jìn)的架構(gòu)能夠高效承載各種業(yè)務(wù)需求。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，SPN 通過創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以滿足多樣化業(yè)務(wù)需求的問題，為各行業(yè)提供更加精確和高效的網(wǎng)絡(luò)支持。
1.2 5G 網(wǎng)絡(luò)特性
5G 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)超高速率的傳輸。這一進(jìn)步源于多個(gè)技術(shù)因素的協(xié)同作用，包括更高的頻譜效率、更寬的頻段寬度、更先進(jìn)的調(diào)制和編碼技術(shù)，能夠?yàn)橛脩籼峁└焖俚耐ㄐ朋w驗(yàn)，同時(shí)支持大規(guī)模連接和高負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。此外，5G 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)低時(shí)延通信，通過先進(jìn)的信號(hào)處理和傳輸技術(shù)將時(shí)延降至極低，為實(shí)時(shí)應(yīng)用和對(duì)時(shí)延敏感的服務(wù)提供有利條件。5G 網(wǎng)絡(luò)還引入大規(guī)模設(shè)備連接的理念，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接數(shù)十億臺(tái)設(shè)備，為智能城市、智能家居及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域提供強(qiáng)大支持，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展，為個(gè)人通信和行業(yè)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)[2]。
2 SPN 接入設(shè)備與5G 網(wǎng)絡(luò)融合分析
2.1 SPN 接入設(shè)備的作用
SPN接入設(shè)備負(fù)責(zé)處理來自政務(wù)外網(wǎng)、教育專網(wǎng)、醫(yī)療專網(wǎng)、金融專網(wǎng)以及交通專網(wǎng)等不同行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的接入請(qǐng)求，并提供快速、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過支持SPN 網(wǎng)絡(luò)的切片傳送技術(shù)，SPN 接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，能夠調(diào)度和管理各個(gè)獨(dú)立且相互隔離的網(wǎng)絡(luò)切片，確保每個(gè)切片獲得足夠的帶寬和網(wǎng)絡(luò)資源，滿足特定業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的需求，從而提高網(wǎng)絡(luò)的整體能效。此外，SPN 接入設(shè)備在安全性方面發(fā)揮著重要作用，特別是在政務(wù)外網(wǎng)和金融專網(wǎng)等安全性要求極高的行業(yè)，通過固移融合專線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的備份和互備，保障網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2 SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)融合綜述
SPN 通過切片傳送技術(shù)和固移融合專線技術(shù)提供個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而5G 網(wǎng)絡(luò)以其超高速率、低時(shí)延等特性為大規(guī)模連接和高帶寬需求的場(chǎng)景提供理想的解決方案[3]。SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合不僅能使SPN在更廣泛的場(chǎng)景中發(fā)揮作用，還能充分利用5G 網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大性能，為用戶提供更靈活、高效的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。
SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)融合在提高網(wǎng)絡(luò)性能、靈活適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求等方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，通過有機(jī)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)更高效的帶寬利用、更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，同時(shí)提供更可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)于要求高性能、高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)景，如政務(wù)外網(wǎng)、金融專網(wǎng)等具有重要意義。SPN 的切片傳送技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行切片，為不同行業(yè)提供量身定制的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足多樣化的需求。
金融、政務(wù)及醫(yī)療等客戶一直都追求專線業(yè)務(wù)開通的便捷性和可靠性，而運(yùn)營(yíng)商也希望能夠提供差異化服務(wù)來提高專線產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。借助無線優(yōu)勢(shì)補(bǔ)齊固定專線能力的短板，整合固定線路與移動(dòng)線路形成的固移融合專線技術(shù)，以達(dá)到最佳協(xié)同效應(yīng)，開創(chuàng)企業(yè)客戶、運(yùn)營(yíng)商及專線產(chǎn)業(yè)多方共贏的局面。
2.3 固移融合專線滿足的需求場(chǎng)景
在傳統(tǒng)固定專線和無線網(wǎng)絡(luò)專線產(chǎn)品能力基礎(chǔ)上，固移融合專線還需要滿足以下需求場(chǎng)景。
2.3.1 固移互備場(chǎng)景
在固移互備場(chǎng)景下，固定專線與無線網(wǎng)絡(luò)專線互為保護(hù)和備份，如圖1 所示。
圖1 固定專線與無線網(wǎng)絡(luò)專線互為保護(hù)和備份
通常情況下，專線業(yè)務(wù)主要依賴固定網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)固定網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)一次或多次故障時(shí)，其內(nèi)置的可靠性保護(hù)和業(yè)務(wù)恢復(fù)機(jī)制不僅能確保業(yè)務(wù)的持續(xù)運(yùn)行，而且該過程不會(huì)占用無線網(wǎng)絡(luò)的流量，節(jié)省開支。當(dāng)固定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生故障導(dǎo)致專線業(yè)務(wù)無法快速恢復(fù)時(shí)，將專線業(yè)務(wù)切片傳送至無線網(wǎng)絡(luò)承載，提升專線業(yè)務(wù)的生存能力。當(dāng)固定網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)后，將專線業(yè)務(wù)再次回切至固定網(wǎng)絡(luò)，降低無線網(wǎng)絡(luò)流量消耗。
2.3.2 無線快開場(chǎng)景
當(dāng)企業(yè)客戶向運(yùn)營(yíng)商提出專線租用需求，或遭遇自然災(zāi)害突發(fā)事件，而運(yùn)營(yíng)商由于機(jī)房、管線及施工進(jìn)度等因素?zé)o法按期提供專線服務(wù)時(shí)，通過專用無線終端接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，可快速提供專線服務(wù)，提高企業(yè)客戶滿意度。
無線網(wǎng)絡(luò)通過固移融合網(wǎng)管轉(zhuǎn)接至固定網(wǎng)絡(luò)流程如圖2 所示，固移融合終端快速部署至企業(yè)客戶附近，通過無線網(wǎng)絡(luò)接入，并通過固移融合網(wǎng)管轉(zhuǎn)接至固定網(wǎng)絡(luò)。
圖2 無線網(wǎng)絡(luò)通過固移融合網(wǎng)管轉(zhuǎn)接至固定網(wǎng)絡(luò)流程
2.3.3 無線搶修場(chǎng)景
當(dāng)固定網(wǎng)絡(luò)故障且短期內(nèi)無法修復(fù)時(shí)，可通過專用無線終端快速搶修恢復(fù)企業(yè)客戶的業(yè)務(wù)，縮短業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。目前，業(yè)界有小型化客戶前置設(shè)備（Customer Premise Equipment，CPE）集成無線模組，提供固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)互為備份的專線能力，但能力存在差異，主要有以下幾個(gè)方面不足。第一，固定線路與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)Overlay 承載方案無法實(shí)現(xiàn)端到端部署和運(yùn)維，業(yè)務(wù)承載品質(zhì)、部署運(yùn)維效率及業(yè)務(wù)體驗(yàn)均難以保障。第二，無線線路受模組能力限制，空口質(zhì)量差，時(shí)延和抖動(dòng)較大。第三，固定線路與無線線路間保護(hù)協(xié)同能力差，業(yè)務(wù)檢測(cè)效率和保護(hù)倒換效率較低。
融合中也存在一些挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)同的復(fù)雜性。由于SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系不同，融合過程中需要引入固移融合網(wǎng)關(guān)技術(shù)來解決兩者間的協(xié)同與互操作性問題。在保障網(wǎng)絡(luò)安全的同時(shí)，需要在網(wǎng)絡(luò)性能和資源分配之間取得平衡，這是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。這種復(fù)雜性需要更深入的考慮標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作，以確保SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)融合能夠持續(xù)推進(jìn)。通過制定合適的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫融合，提高網(wǎng)絡(luò)安全性和資源配置的合理性[4]。
2.4 SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)融合示例分析
2.4.1 政務(wù)外網(wǎng)領(lǐng)域
SPN 固移融合專線技術(shù)被成功應(yīng)用于湛江市政務(wù)外網(wǎng)、云浮市政務(wù)外網(wǎng)及天津海關(guān)專網(wǎng)等項(xiàng)目。政府機(jī)構(gòu)需要可靠性高、生存能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)連接，以支持公安、稅務(wù)、工商等重要政府機(jī)構(gòu)之間的互聯(lián)以及政務(wù)云的接入。SPN 通過其覆蓋廣和城域傳輸網(wǎng)絡(luò)（Metro Transport Network，MTN）硬切片能力，為政務(wù)外網(wǎng)提供一網(wǎng)多用的融合承載方案，從而簡(jiǎn)化組網(wǎng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，促進(jìn)政務(wù)外網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。
2.4.2 教育專網(wǎng)領(lǐng)域
SPN 無線快開專線技術(shù)廣泛應(yīng)用于廣州海珠區(qū)教育網(wǎng)、汕頭金平區(qū)教育網(wǎng)等。SPN 提供專屬M(fèi)TN切片租賃服務(wù)，能夠建立安全、可靠、高速的硬隔離專屬通道，滿足各類教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)活動(dòng)需求，為提高教育行業(yè)的信息化服務(wù)水平提供了全面保障。
2.4.3 醫(yī)療專網(wǎng)領(lǐng)域
SPN 固移互備專線技術(shù)成功應(yīng)用于廣東省廣州市120 急救中心、河北省保定市醫(yī)保專網(wǎng)等項(xiàng)目。在推動(dòng)醫(yī)療信息化建設(shè)時(shí)，需要采用有效的網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)大范圍、多維度的互通和共享。SPN 通過其覆蓋廣和高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)承載能力，為醫(yī)療行業(yè)提供專網(wǎng)連接服務(wù)。尤其是SPN的MTN硬切片能力，為醫(yī)聯(lián)體、醫(yī)共體及專科聯(lián)盟等醫(yī)療協(xié)作網(wǎng)絡(luò)提供切片隔離服務(wù)，確保了信息安全和業(yè)務(wù)承載品質(zhì)，為建立合理有序的分級(jí)診療模式提供重要支持[5]。
2.4.4 金融/銀行專網(wǎng)領(lǐng)域
SPN 成功為中國(guó)郵政儲(chǔ)蓄銀行天津分行等金融機(jī)構(gòu)提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。金融業(yè)作為關(guān)鍵行業(yè)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求更苛刻。SPN 的MTN 小顆粒交叉技術(shù)提供了相當(dāng)于同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）硬管道連接，確保安全隔離、低時(shí)延的服務(wù)質(zhì)量。SPN 固移互備專線技術(shù)為金融網(wǎng)點(diǎn)之間的互聯(lián)和網(wǎng)點(diǎn)接入金融云業(yè)務(wù)提供高度可靠性的保障。當(dāng)固定網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或?yàn)?zāi)難性事件時(shí)，該技術(shù)能夠快速切換網(wǎng)絡(luò)，確保金融業(yè)務(wù)的連續(xù)性。該技術(shù)提供有效的備份方案，確保金融業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)仍能順暢運(yùn)行。
2.4.5 交通專網(wǎng)領(lǐng)域
廣西交通投資集團(tuán)項(xiàng)目為SPN 在高速公路通信網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用提供了成功案例。高速公路作為現(xiàn)代交通的標(biāo)志，對(duì)信息化建設(shè)有著巨大需求。SPN 網(wǎng)絡(luò)通過50 GE/100 GE PAM4 灰光技術(shù)提供了最優(yōu)性價(jià)比的大帶寬承載，滿足了高速公路網(wǎng)對(duì)信息化建設(shè)的需求。同時(shí)，SPN 的控制面重路由保護(hù)技術(shù)和固移互備專線技術(shù)，保障高速公路通信網(wǎng)的可靠性和持續(xù)運(yùn)營(yíng)，解決網(wǎng)絡(luò)老舊、設(shè)備故障等問題，提高高速公路運(yùn)營(yíng)效率。
3 結(jié) 論
SPN 與5G 網(wǎng)絡(luò)的融合是通信領(lǐng)域未來發(fā)展的重要趨勢(shì)，將深刻影響各個(gè)行業(yè)。隨著這種融合的不斷演進(jìn)，通信應(yīng)用將朝著更智能、高效、安全的方向發(fā)展，為未來的數(shù)字化社會(huì)開辟更加廣闊的前景。
