《5G移动通信技术》 课件 项目三任务三 5G承载网技术

项目三任务三5G承载网技术学习目标知识点1：能够说出无线接入发展简史。知识点2：能够描述无线接入网云化方式以及云化的优势。移动通信的演进4G改变生活，5G改变社会。5G系统适用于多种场景的业务，为了满足各场景业务对网络的需求，5G网络中的各种产品都在进行演进，上一任务我们学习了无线接入网结构的变化，依照网络结构的顺序，本次任务主要介绍承载网在面对需求时采取的一些技术及其架构。随着IP技术的不断发展，移动承载网技术也日趋成熟。为了满足运营商移动业务的不断增长，面向5G应用的承载网技术被提出，比如SDN技术。“”从承载网架构演进需求出发，简述其整体架构，由于承载网技术知识涉及面较广，需较深的知识储备才能整体掌握，故而本次内容对于技术问题不做深入探讨，只做简要描述。”知识储备:5G承载网是什么？顾名思义，其实它就是一个负责数据传输的载体。在网络运输中，为无线接入网RAN和核心网元提供网络连接。并提供灵活调度、负载均衡、故障冗余及管理控制等多项功能。

（1）承载网业务需求及其架构虽说网络经过了几代变化，目前的承载网已经非常强大和完善了，但想要达到5G的使用要求，5G承载网还需做出改变。因为进入5G时代，通信网络的指标发生了大幅的变化，有的指标标准甚至提升了十几倍，想要达到要求，只靠无线接入网的改进是办不到的。5G承载网需做出以下几个方面的革新。①承载大带宽。带宽是5G承载网最基础和最重要的技术指标。网络无线部分的速率提升了几十倍，承载网相应也要大幅提升。②实现低时延。远程医疗、工业控制等行业对网络的时延和可靠性要求苛刻。5G需要实现个位数毫秒级的端到端时延，承载网作为端到端的一部分，因此也需要提升。③智能化。5G承载网将会无比巨大，设备数量多，网络架构复杂。如果网络不能够做到灵活、智能、高效、开放，将无法实现万物互联。5G承载网的物理架构仍以环形结构为基础分层部署，包括接入环、汇聚环和骨干核心环，接入环与聚环、汇聚环与骨干核心环的相交处都有两套设备连接，如图所示。环形结构的目的是防止链路出现单点故障，当一个环的一个方向链路中断时，业务可以切换到环的一个方向的链路上，对业务起到保护的作用。环与环相交处部两套设备的目的是防止设备出现单点故障两个设备中，一个设备设置为主用设备，另一个设备设置为备用设备，在网络正常的情况下，业务都经主用设备转发，当主用设备发生故障时，备用设备接替主用设备完成业务转发。承载网的接入环、汇聚环和骨干核心环的带宽速率配置应根据业务需求进行部署，但总的原则是骨核心环的速率一定大于汇聚环的速率，汇聚环的速率一定大于接入环的速率。所有的5G承载网设备都将采用新的管理控制系统，即网络云引擎。（2）SDN技术在介绍SDN技术之前，我们先谈谈传统网络面临的困境：①对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现，且设备中集成了与业务特性紧耦合的操作系统和专用硬件，这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。此时运营商若想部署新的能力和服务，以此快速响应业务需求或用户需求，必然受制于设备提供商的产品能力和开发周期。因为网络设备缺乏标准和开放接口，从而限制了网络的调整，5G时代应用市场的需求和传统网络架构的矛盾将会进一步加剧，新一代网络架构应运而生。②随着大数据应用、产业数值化转型，未来网络信息传送量将爆发式的增长，网络必须随之扩容。要对新增的成百上千的网络设备进行配置管理将变得更加复杂。甚至有些扩容是无法通过手工配置完成的。③在过去的数十年间，为了应对业务和技术的需求，行业内产生了大量的网络协议，而且协议往往被独立的定义，用于解决特定的问题。这就导致当前网络的复杂性。假设要移动一台设备，我们不得不查看多个交换机、路由器、防火墙等，并且要更新其他协议机制。基于以上诸多挑战，新的架构技术SDN被提出。SDN即软件定义网络，一种创新型网络架构，其通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为网络应用的创新提供了良好的平台，如图3-3-2所示。SDN技术摆脱硬件对网络架构的限制，这样便可以像升级、安装软件一样对网络进行修改，便于更多的应用程序能够快速部署到网络上。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。SDN架构包括应用层、控制层、基础设施层，每层的分工各不相同。应用层主要用于实现用户意图的各种上层应用程序，如安全App、网络业务App客户端，此类应用程序称为应用层应用程序。一些SDN应用的领域包括交通工程、网络虚拟化、网络监控和分析、网络服务发现、接入控制等。控制层包括一个逻辑上集中的SDN控制软件，管理员通过该软件拥有一个全局的网络视图。控制层是系统的控制中心，负责网络的内部交换路径和业务路由的生成，并负责处理网络状态变化事件。基础设施层包括物理网络设备、以太网交换机和路由器等，其提供了可编程服务,并提供了高速硬件和软件。这一层负责执行用户数据的转发，其转发过程中所需要的转发表项是由控制层生成的，而不是由转发器生成的，如图所示。

任务实施步骤1：仔细阅读本文内容，用自己的语言描述SDN架构优势。步骤2：请自行查阅其他相关材料，指出SDN基础设施层包含哪些网络设备。

任务实施评价本次任务实施评价见表3-3-1。任务自我评价团队评价教师评价20分50分30分团队协作

独立思考

纪律观念

完成时间

工作态度

学习主动性

任务完成质量

得分小结

得分合计

学习过程遇到哪些困难？

如何解决遇到的问题。

自己在完成任务中哪些方面有提高？

在完成任务中存在哪些不足？

教学活动自我评分小组评分共享（15分）

贡献（15分）

倾听（15分）

协作（15分）

问题解决（20分）

决策（15分）

其他（5分）

任务总结本次任务总结见表3-3-2。请列举出本次课你学习到哪些知识？

请谈谈本次课学习的内容可以应用哪些方面？

发挥你的想象力，本次课知识除了常规的应用，还能在哪些方面可以运用？

请你谈谈与本次内容相关或相近的5G时讯

任务拓展网上购物、支付宝转账、微信下线支付等等，我们在日常生活和工作中越来越依赖于互联网。然而，互联网也存在一些潜在的安全风险，比如数据泄露和个人信息被窃取等。为了保护个人隐私和数据安全，VPN（VirtualPrivateNetwork，虚拟私人网络）应运而生。VPN是一种通过公共网络中创建专用信息通道的安全连接技术。它通过在用户设备和互联网之间建立加密的隧道，将用户的数据加密并传输到VPN服务器，再由VPN服务器解密并转发到目标网站。这样，用户的真实IP地址和位置信息会被隐藏，同时用户的数据也会得到保护，难以被窃取或监控。需要注意的是，VPN并不是万能的安全工具，它也有一些局限性。比如，选择不可信的VPN服务提供商可能会导致数据泄露和安全风险。VPN根据组网方式进行划分为与站点到站点的VPN。远程访问VPN方式适用于出差员工拨号接入VPN的方