SPN 接入设备与5G 网络融合的无线通信研究

谭 哲，翟 睿，邹 鑫，杨天普，孙 硕

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

0 引 言

在当前迅猛发展的信息化时代，无线通信领域的重要性日益凸显。将切片分组网（Slicing Packet Network，SPN）接入设备与5G 网络融合，为通信带来创新机遇。文章旨在探讨该融合所带来的技术革新和广泛应用，并展示其在各行业中的潜在影响与发展前景。

1 SPN 与5G 网络技术概述

1.1 SPN 的基本概念与特点

SPN 是一种基于网络切片的通信技术，其核心理念是将整个通信网络划分为独立自治的多个切片，确保每个切片拥有独立的网络资源和运行环境。通过这种灵活的切片设计，SPN 实现网络资源的个性化分配和管理，能够为不同行业和应用提供定制化的网络环境，从而提高网络的适应性和效率[1]。在政务、教育、医疗、金融及交通等领域，利用SPN 先进的架构能够高效承载各种业务需求。与传统网络相比，SPN 通过创新的设计理念解决了传统网络难以满足多样化业务需求的问题，为各行业提供更加精确和高效的网络支持。

1.2 5G 网络特性

5G 网络能够实现超高速率的传输。这一进步源于多个技术因素的协同作用，包括更高的频谱效率、更宽的频段宽度、更先进的调制和编码技术，能够为用户提供更快速的通信体验，同时支持大规模连接和高负载的网络应用。此外，5G 网络能够实现低时延通信，通过先进的信号处理和传输技术将时延降至极低，为实时应用和对时延敏感的服务提供有利条件。5G 网络还引入大规模设备连接的理念，通过物联网技术连接数十亿台设备，为智能城市、智能家居及工业自动化等领域提供强大支持，推动数字化转型的发展，为个人通信和行业创新奠定基础[2]。

2 SPN 接入设备与5G 网络融合分析

2.1 SPN 接入设备的作用

SPN接入设备负责处理来自政务外网、教育专网、医疗专网、金融专网以及交通专网等不同行业网络的接入请求，并提供快速、安全、可靠的网络服务。通过支持SPN 网络的切片传送技术，SPN 接入设备实现网络资源的优化配置，能够调度和管理各个独立且相互隔离的网络切片，确保每个切片获得足够的带宽和网络资源，满足特定业务场景下的需求，从而提高网络的整体能效。此外，SPN 接入设备在安全性方面发挥着重要作用，特别是在政务外网和金融专网等安全性要求极高的行业，通过固移融合专线技术，实现了网络的备份和互备，保障网络的安全稳定运行。

2.2 SPN 与5G 网络融合综述

SPN 通过切片传送技术和固移融合专线技术提供个性化的网络服务，而5G 网络以其超高速率、低时延等特性为大规模连接和高带宽需求的场景提供理想的解决方案[3]。SPN 与5G 网络的结合不仅能使SPN在更广泛的场景中发挥作用，还能充分利用5G 网络的强大性能，为用户提供更灵活、高效的网络体验。

SPN 与5G 网络融合在提高网络性能、灵活适应不同业务需求等方面展现出显著的优势，通过有机结合可以实现更高效的带宽利用、更低的网络时延，同时提供更可靠的网络连接，对于要求高性能、高可靠性的应用场景，如政务外网、金融专网等具有重要意义。SPN 的切片传送技术使网络能够根据不同应用场景进行切片，为不同行业提供量身定制的网络服务，满足多样化的需求。

金融、政务及医疗等客户一直都追求专线业务开通的便捷性和可靠性，而运营商也希望能够提供差异化服务来提高专线产品的竞争力。借助无线优势补齐固定专线能力的短板，整合固定线路与移动线路形成的固移融合专线技术，以达到最佳协同效应，开创企业客户、运营商及专线产业多方共赢的局面。

2.3 固移融合专线满足的需求场景

在传统固定专线和无线网络专线产品能力基础上，固移融合专线还需要满足以下需求场景。

2.3.1 固移互备场景

在固移互备场景下，固定专线与无线网络专线互为保护和备份，如图1 所示。

图1 固定专线与无线网络专线互为保护和备份

通常情况下，专线业务主要依赖固定网络来传输数据。当固定网络出现一次或多次故障时，其内置的可靠性保护和业务恢复机制不仅能确保业务的持续运行，而且该过程不会占用无线网络的流量，节省开支。当固定网络内发生故障导致专线业务无法快速恢复时，将专线业务切片传送至无线网络承载，提升专线业务的生存能力。当固定网络故障修复后，将专线业务再次回切至固定网络，降低无线网络流量消耗。

2.3.2 无线快开场景

当企业客户向运营商提出专线租用需求，或遭遇自然灾害突发事件，而运营商由于机房、管线及施工进度等因素无法按期提供专线服务时，通过专用无线终端接入运营商网络，可快速提供专线服务，提高企业客户满意度。

无线网络通过固移融合网管转接至固定网络流程如图2 所示，固移融合终端快速部署至企业客户附近，通过无线网络接入，并通过固移融合网管转接至固定网络。

图2 无线网络通过固移融合网管转接至固定网络流程

2.3.3 无线抢修场景

当固定网络故障且短期内无法修复时，可通过专用无线终端快速抢修恢复企业客户的业务，缩短业务中断时间。目前，业界有小型化客户前置设备（Customer Premise Equipment，CPE）集成无线模组，提供固定网络和移动网络互为备份的专线能力，但能力存在差异，主要有以下几个方面不足。第一，固定线路与运营商网络Overlay 承载方案无法实现端到端部署和运维，业务承载品质、部署运维效率及业务体验均难以保障。第二，无线线路受模组能力限制，空口质量差，时延和抖动较大。第三，固定线路与无线线路间保护协同能力差，业务检测效率和保护倒换效率较低。

融合中也存在一些挑战，如网络管理和协同的复杂性。由于SPN 与5G 网络的技术体系不同，融合过程中需要引入固移融合网关技术来解决两者间的协同与互操作性问题。在保障网络安全的同时，需要在网络性能和资源分配之间取得平衡，这是一项相当复杂的技术挑战。这种复杂性需要更深入的考虑标准化和规范化工作，以确保SPN 与5G 网络融合能够持续推进。通过制定合适的标准和规范，促进不同网络间的无缝融合，提高网络安全性和资源配置的合理性[4]。

2.4 SPN 与5G 网络融合示例分析

2.4.1 政务外网领域

SPN 固移融合专线技术被成功应用于湛江市政务外网、云浮市政务外网及天津海关专网等项目。政府机构需要可靠性高、生存能力强的网络连接，以支持公安、税务、工商等重要政府机构之间的互联以及政务云的接入。SPN 通过其覆盖广和城域传输网络（Metro Transport Network，MTN）硬切片能力，为政务外网提供一网多用的融合承载方案，从而简化组网架构和网络运维，促进政务外网的建设和发展。

2.4.2 教育专网领域

SPN 无线快开专线技术广泛应用于广州海珠区教育网、汕头金平区教育网等。SPN 提供专属MTN切片租赁服务，能够建立安全、可靠、高速的硬隔离专属通道，满足各类教育机构的教学活动需求，为提高教育行业的信息化服务水平提供了全面保障。

2.4.3 医疗专网领域

SPN 固移互备专线技术成功应用于广东省广州市120 急救中心、河北省保定市医保专网等项目。在推动医疗信息化建设时，需要采用有效的网络承载技术，以实现医疗信息数据大范围、多维度的互通和共享。SPN 通过其覆盖广和高品质网络承载能力，为医疗行业提供专网连接服务。尤其是SPN的MTN硬切片能力，为医联体、医共体及专科联盟等医疗协作网络提供切片隔离服务，确保了信息安全和业务承载品质，为建立合理有序的分级诊疗模式提供重要支持[5]。

2.4.4 金融/银行专网领域

SPN 成功为中国邮政储蓄银行天津分行等金融机构提供优质的网络连接服务。金融业作为关键行业，对网络的要求更苛刻。SPN 的MTN 小颗粒交叉技术提供了相当于同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）硬管道连接，确保安全隔离、低时延的服务质量。SPN 固移互备专线技术为金融网点之间的互联和网点接入金融云业务提供高度可靠性的保障。当固定网络出现故障或灾难性事件时，该技术能够快速切换网络，确保金融业务的连续性。该技术提供有效的备份方案，确保金融业务在网络中断时仍能顺畅运行。

2.4.5 交通专网领域

广西交通投资集团项目为SPN 在高速公路通信网建设中的应用提供了成功案例。高速公路作为现代交通的标志，对信息化建设有着巨大需求。SPN 网络通过50 GE/100 GE PAM4 灰光技术提供了最优性价比的大带宽承载，满足了高速公路网对信息化建设的需求。同时，SPN 的控制面重路由保护技术和固移互备专线技术，保障高速公路通信网的可靠性和持续运营，解决网络老旧、设备故障等问题，提高高速公路运营效率。

3 结 论

SPN 与5G 网络的融合是通信领域未来发展的重要趋势，将深刻影响各个行业。随着这种融合的不断演进，通信应用将朝着更智能、高效、安全的方向发展，为未来的数字化社会开辟更加广阔的前景。