1、目錄 IMT-2020(5G)推進組于2013年2月由中國工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部聯合推動成立，組織架構基于原IMT-Advanced推進組，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。推進組是聚合中國產學研用力量、推動中國第五代移動通信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。引言5G+垂直行業典型應用場景及承載需求5G+垂直行業承載關鍵技術基于網絡切片的5G+垂直行業承載方案5G+垂直行業承載網絡發展趨勢及建議總結和展望主要貢獻單位P1P2P13P24P32P35P36I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案

2、研究白皮書1I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書引言2019年6月5G牌照的發放標志著我國正式進入了5G發展元年。經過一年多的網絡建設，我國已建成了基本覆蓋全國地市及以上城市5G商用網絡。5G商用的初期，業務應用以增強移動寬帶（eMBB）為主，重點面向消費者用戶的移動互聯網應用和部分行業用戶的視頻應用需求。隨著5G網絡部署的持續推進，5G與垂直行業的融合創新不斷涌現。5G+智能電網、5G+工業互聯網、5G+智慧交通、5G+智慧教育、5G+智慧城市等行業應用探索層出不窮，百花齊放，整體呈現示范類簡單場景向系統化復雜場景的發展態勢

3、。行業用戶需求的差異性和應用場景復雜性對5G及其支撐網絡提出了新需求?！?G商用，承載先行”，面向5G+垂直行業的新應用和新需求，承載網絡在超低時延、超高可靠性、安全隔離、靈活帶寬和超高時頻同步等網絡特性方面臨新的挑戰。IMT-2020(5G)推進組的5G承載工作組在2018年和2019年分別布發布了5G承載網絡架構與技術方案和5G回傳規模組網和典型場景應用方案研究白皮書。本白皮書在已發布白皮書基礎上，聚集分析并提出面向5G+垂直行業的應用場景、承載需求、關鍵技術、解決方案和發展趨勢等。首先，綜合分析5G+典型垂直行業的典型應用場景，研究提出承載網絡典型需求。在此基礎上，深度分析了承載網絡在資

4、源隔離和低時延保障、業務靈活連接、高可靠性保障、高精度質量檢測等SLA保障方面的關鍵技術，提出了適合5G+垂直行業的承載網絡技術方案，并結合5G+智能電網、5G+智慧醫療、5G+車聯網、5G+智慧港口的四類應用場景給出了5G承載網絡的行業典型應用方案。最后，分析研判了我國5G+垂直行業的承載網絡技術整體發展態勢，并提出相關產業發展建議。業界應進一步推動技術方案的收斂，完善標準化，形成產業合力，加速推動5G+垂直行業的承載技術及組網方案成熟，有力支撐5G+垂直行業的產業升級和規模發展。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書25G+

5、垂直行業典型應用場景及承載需求2.1 5G+垂直行業場景概述隨著5G商用步伐的逐步加快，垂直行業迎來嶄新的發展機遇。5G+垂直行業的應用創新在各行各業不斷涌現，助力企業數字化轉型與產業升級。（1）新基建加速5G+垂直行業應用，推動多個重點領域創新發展。在“新型基礎設施建設”和“寬帶中國”等國家政策強有力的推動下，2020年5G+垂直行業進入了發展應用的快車道。2020年3月國家發展改革委、工業和信息化部聯合發布關于關于組織實施2020年新型基礎設施建設工程（寬帶網絡和5G領域）的通知，力推開展5G在智慧醫療、協同制造、智能電網、車聯網、智慧教育、智慧港口、4K/8K超高清制播系統的七大重點領域

6、創新，并提出了明確的系統建設及指標要求。地方政府、電信運營商和中央管理企業啟動了上百個5G創新應用提升工程，5G+垂直行業發展無論在應用的廣度和深度，還是在技術的創新性和實用性等方面都有進一步的提升。（2）5G與垂直行業的融合應用由試點探索進入初步應用新階段。隨著5G商用全面開啟和網絡建設加速推進，5G與垂直行業的融合應用成為未來發展的關鍵所在。各地方各行業5G創新應用百花齊放。在新基建的政策引導下，5G與垂直行業的融合應用進入體系化應用發展階段。根據5G+垂直行業應用的技術和網絡成熟度、市場前景發展情況的評估預測，5G+垂直行業場景應用發展情況與承載網絡挑戰難度之間的關系見圖1。從發展節奏上

7、看，經過2020-2021年的初步應用階段，預計推動5G+垂直行業2022年進入規模推廣復制階段。 探索試點階段（2019年）：5G商用元年開啟了5G+垂直行業發展的應用探索期。5G+垂直行業融合應用主要集中在eMBB場景下的超高清視頻及AR、VR和MR等增強類視頻業務。5G視頻應用主要包括了提供視頻直播和視頻會議的通信視頻類、5G+4K/8K VR/游戲的娛樂視頻類、安防監控的行業視頻類業務。 初步應用階段（20202021年）：隨著2020年6月3GPP R16標準凍結，R17項目啟動，5G的uRLLC場景應用加速。5G+垂直行業融合應用在智慧港口、智慧礦山、智能醫療、智能電網、智慧教育和

8、智能交通等領域涌現了許多系統化的典型部署案例。5G+垂直行業應用也從簡單場景業務探索、應用示范階段進入體系化的復雜應用場景階段。 推廣復制階段（2022+）：可以預見，隨著技術、網絡、產業鏈、商用模式發展的不斷成3I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書圖1 5G+垂直行業的應用發展與承載挑戰難度熟，5G+垂直行業的融合應用將會進入推廣復制階段，并向垂直行業的核心控制和生產領域滲透。5G+工業遠程控制、5G+遠程手術/高階遠程診療、5G+L3級以上自動駕駛等應用將成為技術演進和市場發展的重要驅動力。2.2 5G+垂直行業承載需求分

9、析基于5G+垂直行業初步應用階段的典型業務，本報告重點分析了5G+智能電網、5G+智慧港口、5G+智慧醫療、5G+車聯網、5G+4K/8K超高清制播系統的應用場景和承載網絡需求。2.2.1 5G+智能電網從生產消費環節的維度分析，電力業務主要涵蓋了電網的“發、輸、變、配、用”5個主要環節。經過多年建設，電力110kV及以上變電站、大型電廠等涉及發、輸、變區域已實現光纖覆蓋。目前，在配用電領域，由于點多面廣，采用光纖覆蓋建設成本高、運維和部署難度較大。5G網絡主要應用在具備泛在廣域覆蓋需求的配電和用電場景，以及少量存在移動性或無線接入需求的輸變電場景（如機（3）5G+垂直行業應用需求推動承載網絡

10、演進發展。在5G商用部署初期，面向以大帶寬為主的eMBB場景，對承載網絡的需求挑戰度相對不高。隨著5G+垂直行業融合應用的規模和深度不斷提升，承載需求呈現出綜合復雜場景下的網絡特性要求。5G承載網絡主要面臨確定性超低時延、網絡高隔離、超高可靠性、超大帶寬和超高精度時間同步等諸多承載新需求挑戰，并將推動承載網絡新技術、新架構演進發展。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書4表1 5G+智能電網承載需求器人巡檢）。從業務需求維度分析，5G+智能電網主要涉及了電力生產控制類區、生產非控制類區、生產信息類區和信息管理類區共4類業務。具體

11、的細分業務主要包括配電差動保護、同步相量測量（PMU）、智能化的配電自動化、用電負荷需求側響應、智能巡檢和設施運行狀態監測等。5G+智能電網場景按照生產和信息采集兩大類進行分類，其對承載網絡的性能指標、功能等的需求見表1，其中時延和時頻同步性能分別列出了業務端對端指標和承載網分解指標。5I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書注：業務端到端時延到承載網的指標分解建議（下同），5G端到端業務時延包括無線接入網、承載網、核心網三大部分，無線和核心網的時延受空口質量、覆蓋距離和上下行時隙配比等因素影響。承載網的時延分為光纖線路時延、設備

12、轉發時延、擁塞調度時延，承載網的時延分配會影響業務需要終結的位置，現階段承載網建議按如下規則進行時延指標的分解和評估：（1）端到端業務時延20ms情況，承載網需滿足雙向時延25ms，傳輸距離要求不超過100km(線路雙向時延1ms)；（2）端到端業務雙向時延2050ms情況，承載網目標雙向時延510ms，傳輸距離要求不超過250km（線路雙向時延2.5ms）；（3）端到端業務雙向時延50100ms情況，承載網目標雙向時延10ms30ms，傳輸距離要求不超過500km（線路雙向時延5ms）；（4）端到端業務雙向時延100ms以上的情況，承載網目標雙向時延30ms50ms，傳輸距離要求不超過100

13、0km（線路雙向時延10ms）。綜合分析表1中各類業務的承載性能指標和功能特性，圖2給出了5G+智能電網的承載需求雷達圖，包括時延、帶寬、可靠性、時頻同步和安全隔離共五個維度的需求特性和典型指標?？傮w來看，5G+智能電網業務類型復雜，承載需求綜合系統，提出了毫秒級的確定性低時延，百納秒量級的超高精度授時要求。圖2 5G+智能電網承載需求 總體特性：呈現超低時延、高安全隔離、高可靠性、超高精度授時需求。生產控制類涉及uRLLC，信息采集類涉及eMBB，少量應用涉及uRLLC和eMBB的融合場景。 典型指標：生產控制類和信息采集類業務之間要求嚴格隔離；配電差動保護和配電自動化業務呈現確定性低時延需

14、求，雙向時延要求25ms，業務帶寬大于2Mbps，因此呈現出小顆粒和低時延承載需求。PMU業務呈現超高精度授時的承載需求，如采用5G基站空口授時給PMU終端，作為PMU的GPS/北斗衛星同步的備用，精準授時精度需求達到百納秒量級。2.2.2 5G+智慧港口港口的網絡通信能力是智慧港口建設的重要基礎之一。5G技術所具備的低時延、高可靠、高帶寬、大容量特性可滿足自動化碼頭多種作業設備的控制信息、多路視頻信息的高可靠傳輸需求，實現I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書6表2 5G+智慧港口承載需求綜合分析以上4類業務的承載性能指標和功

15、能特性，給出了5G+智慧港口的承載需求雷達圖?？傮w來看，5G+智慧港口呈現超高可靠性甚至是無損保護、大帶寬和毫秒級確定性低時延的承載需求。圖3 5G+智慧港口承載需求港口無人駕駛、無人機安防巡檢、智能岸橋場橋遠程操作等業務。同時通過5G網絡MEC的部署，既能滿足業務低時延性能要求，也能保證客戶數據不出園區，保障數據的安全可靠性。5G+智慧港口應用按照場景分類，其對承載網絡的時延、帶寬、可靠性等需求見表2，其中時延分別列出了業務端對端指標和承載網分解指標。 總體特性：呈現超高可靠性、大帶寬、低時延和安全隔離需求。遠程控制類屬于uRLLC和eMBB的融合業務，采集監控類屬于eMBB業務。 典型指標

16、：控制類和采集類要求嚴格隔離；起重機遠程控制類業務呈現高可靠性和確定性低時延需求。龍門塔吊要求實現無損保護，雙向時延要求510ms；起重機遠程控制類（視頻）業務呈現高7I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書表3 5G+智慧醫療承載需求帶寬的承載需求，單機最大帶寬為200Mbps。2.2.3 5G+智慧醫療5G+智慧醫療主要涉及院內、院外和院間三類應用場景。院內場景涵蓋了數據采集檢測分析和導診類應用，包括無線監控、遠程查房等；院間場景主要涉及視頻輔助診斷和控制類應用，以大型三甲醫院為中心進行周邊輻射，與周邊中小醫院組成區域協同醫療

17、，應用類型包括遠程手術示教、遠程會診等；院外場景涉及移動醫療類應用，包括應急救援、危重轉院等。5G智慧醫療的三大應用場景對網絡帶寬和時延都提出了明確的要求，最大帶寬要求達到40Mbps/用戶，最嚴格的雙向時延要求達到510ms。院內場景對數據隔離和數據安全提出了嚴格要求，要求醫院的通信數據不能出院區，為醫患的信息提供安全保護。院間場景要求各醫院之間形成醫療專網并做到專網專用，與5G公眾網絡隔離。院外場景能夠提供隨時隨地的臨時專用通道，保證應急救援通信的質量不受公眾流量的突發影響。智慧醫療典型業務的承載指標如表3所示，其中時延分別列出了業務端對端指標和承載網分解指標。I M T - 2 0 2

18、0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書8圖4 5G+智慧醫療承載需求綜合分析上表各類業務的承載性能指標和功能特性，圖4給出了5G+智慧醫療的承載需求雷達圖?？傮w來看，5G+智慧醫療呈現出移動廣域承載特性，提出了毫秒級的時延和安全隔離需求。 總體特性：要求超低時延、安全隔離和可靠性，對帶寬有一定要求。院內、院間、院外3種場景涉及eMBB。少量院外和院間遠程會診涉及uRLLC。 典型指標：醫療救援類呈現移動廣域承載需求，最大帶寬要求達到40Mbps/用戶，遠程機器人超聲類業務要求雙向時延低至25ms。2.2.4 5G+車聯網5G+車聯網通過5G與C-V2X 聯

19、合組網構建廣覆蓋與智聯通信協同的融合網絡，為車聯網提供網絡保障，將車、路、人、云連接起來，形成一張可隨時通信、實時監控、及時決策的智能網絡，從而賦能車聯網，使能智能駕駛和智慧交通。車聯網通過“端”、“網”、“云”三層架構實現環境感知、數據融合計算、決策控制，從而提供安全、高效、便捷的智慧交通服務。其中，車端和路端將實現基礎設施的全面信息化，形成底層與頂層的數字化映射；5G與C-V2X 聯合組網構建廣覆蓋蜂窩通信與智聯通信協同的融合網絡，保障智慧交通業務連續性；人工智能和大數據實現海量數據分析與實時決策，建立智能交通的一體化管控平臺（見圖5）。9I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推

20、 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書圖5 5G+車聯網網絡結構5G+車聯網應用場景中涉及網絡的具體指標主要包括時延、可靠性、帶寬、安全隔離等。以編隊行駛、遠程駕駛、綠波通行、高精地圖下載等車聯網的典型應用為例，不同場景對應不同的網絡指標性能要求如表4所示，其中時延分別列出了業務端對端指標和承載網分解指標。表4 5G+車聯網承載要求綜合分析以上各類業務的承載性能指標和功能特性，圖6給出了5G+車聯網的承載需求雷達圖?？傮w來看，5G+車聯網呈現移動廣域承載，毫秒級時延和高安全隔離的承載需求。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用

21、方案研究白皮書10圖6 5G+車聯網承載需求 總體特性：移動廣域承載需求，對高安全隔離、高可靠性、低時延和帶寬均有一定要求。車載信息服務類涉及eMBB，自動駕駛類涉及uRLLC+eMBB。 典型指標：編隊行駛和遠程駕駛業務提出下行時延25ms的指標要求。高精地圖下載類業務最大帶寬要求達到200Mbps/用戶。2.2.5 5G+4K/8K 超高清制播系統為實現超高清視頻的“生產、加工、消費”，超高清制播系統需完成現場采集、節目制作、節目控制和節目播出，并具備配套的網絡傳輸功能。借助5G移動性、大帶寬和低時延技術等優勢，為4K/8K超高清視頻的現場采集和節目播放提供便利，助力超高清視頻產業發展。根

22、據戶觀看方式的不同，超高清視頻應用可分為視頻直播和視頻點播，兩種方式有不同的業務特征及質量屬性要求。要保證終端用戶良好的視頻體驗，視頻質量需達到運營級4K要求，觀看體驗要求無卡頓，且滿足快速交互要求（如點播初始加載時長1s，直播切換頻道），對應5G承載網絡時延、帶寬、丟包率均有關鍵性能指標要求（見表5），其中時延分別列出了業務端對端指標和承載網分解指標。11I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書表5 5G+4K/8K 超高清制播系統承載需求綜合分析以上兩類業務的承載性能指標，圖7給出了5G+4K/8K 超高清制播系統的承載需求雷

23、達圖?？傮w來看，5G+4K/8K超高清制播系統呈現高帶寬和高可靠性需求。圖7 5G+高清制播承載需求 總體特性：業務需求顯著，體現高帶寬，高可靠性、低時延需求。點播和直播業務均涉及eMBB。 典型指標：點播業務時延相對敏感，直播業務丟包相對敏感。點播類業務時延510ms，直播類業I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書12表6 5G+垂直行業承載總體需求務丟包率最要求達到10-6。2.2.6 5G+垂直行業承載需求總結基于不同行業應用對承載網時延、帶寬、可靠性、安全隔離和時頻同步等性能指標要求，給出了承載需求分級建議（見表 6）。

24、13I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書結合5G+垂直行業承載需求分級，綜合對比分析了5G+智能電網、5G+智慧醫療、5G+車聯網、5G+智慧港口、5G+4K/8K超高清制播系統的承載需求(見)，給出了5G+垂直行業的總體承載需求：基于5G+垂直行業初步應用階段的業務，行業用戶承載需求主要體現在確定性低時延、高可靠性、高安全隔離、大帶寬方面，5G+智能電網對高精度時頻同步的需求特性明確。5G+車聯網和5G+智慧醫療的部分應用場景涉及移動廣域承載的需求。行業控制類業務呈現出小于10Mbps的小顆粒硬管道隔離和確定性低時延的承載需

25、求。行業用戶的低時延和高可靠承載特性要求承載網絡支持更高精度和高并發性的操作管理維護（OAM）技術實現SLA性能的精準檢測?；诙温酚桑⊿R）的靈活連接技術將提供更加高效和可靠的轉發能力，智能流量調度和路徑選優也將進一步的提升網絡的可靠性，降低網絡時延，并適應行業應用云化的發展新需求。表 7 5G+垂直行業承載總體需求5G+垂直行業承載關鍵技術3.1 網絡切片使能用戶資源隔離與低時延應用5G移動網絡需為多種業務場景（eMBB、uRLLC、mMTC）提供多樣化服務，同時要接入多種類型的終端設備（如手機、物聯網、工業生產和醫療終端等），需要滿足不同業務SLA的承載需求以I M T - 2 0 2

26、0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書14表8 承載網絡的切片資源隔離技術及特性注：表中單跳時延為未擁塞下的P節點數據；單跳抖動為切片間擁塞切片內不擁塞時高優先業務的P節點數據。（1）5G承載的硬隔離切片能力FlexE/MTN接口硬隔離的切片：FlexE/MTN接口是基于TDM時隙隔離技術，將一個以太網物理端口隔離成多個更小粒度的硬管道，以實現業務在網絡側接口內硬隔離轉發。但分組業務在網絡設備內部，依然基于分組報文進行查表轉發（見圖8）。圖8 FlexE/MTN接口隔離技術及業務安全隔離和可靠性需求。網絡切片技術實現“一網多用”，提高網絡基礎設施經濟效益，

27、成為5G+垂直行業的基礎使能技術。依據業務的性能指標、安全隔離和可靠性訴求的不同，承載網絡可靈活提供多種網絡切片服務能力，支持不同等級的資源隔離與低時延保障需求。承載網絡切片隔離技術如表8所示。15I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書MTN通道交叉的硬隔離切片：基于以太網64/66B碼塊的TDM時隙交叉技術，用戶分組報文在網絡中間節點無須經過L2/L3存儲查表，直接基于L1的時隙透明交叉技術，實現端到端硬切片隔離能力以及單跳us級的超低時延能力（圖9）。圖9 MTN交叉隔離技術（2）5G承載的軟隔離切片能力VPN+QoS軟隔離

28、切片是基于分組隧道和VPN的邏輯隔離技術，通過VPN技術實現多用戶間業務邏輯隔離、共享一個物理網絡，同時可通過分組QoS技術區分業務流的優先級實現流量整形和調度管理。VPN+QoS軟隔離切片技術的帶寬傳輸效率及性價比最優，且對網絡設備的硬件要求相對較低，適合流量突發特性強的可變速率（VBR）業務。軟隔離切片在網絡負載量較大的情況下，由于分組報文的擁塞調度會引入較大的時延和抖動，需定期監控軟切片的負載，確保流量負載率保持在輕載水平。（3）硬隔離切片的帶寬顆粒度演進5G垂直行業存在多樣化的業務需求，單個行業的帶寬需求差異較大，其中控制類業務的帶寬小，同時需要硬隔離切片。當前5G承載網絡支持的硬隔離

29、切片帶寬最小支持到5Gbps粒度，在垂直行業應用時面臨帶寬效率低和成本高的問題。軟隔離的切片帶寬雖然能通過QoS控制，實現靈活帶寬提供能力，但由于多路匯聚業務的微突發帶來擁塞時延問題，難以匹配垂直行業的硬隔離和確定性低時延要求。當前業界在5G承載網絡硬隔離切片的小顆粒度上進行了探索研究，并提出多種技術方案。a) 基于扁平化的小顆粒切片演進方案：把FlexE/MTN接口的5Gbps時隙從時間維度上展寬，5個1Gbps數據通過時分復用的方式占用一個FlexE標準的5Gbps時隙，實現小顆粒子時隙擴展。當前已有部分5G承載網絡設備可支持1Gbps/1.25Gbps的扁平化的硬隔離切片能力（見圖10）

30、。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書16圖10 扁平化的小顆粒切片演進方案b)基于層次化兩級復用的小顆粒切片演進方案：在不改變現有FlexE/MTN接口的情況下，在N5Gbps通道內劃分更小粒度的時隙，增加低階通道開銷，實現基于小粒度時隙靈活分配業務帶寬，同時交叉矩陣由一級增加至兩級。該方案可前向兼容現有FlexE/MTN接口（見圖11）。圖11 層次化小顆粒切片演進方案3.2 多重生存性進一步提升業務可靠性5G網絡行業應用（如電力、工業制造等）不但對帶寬提出要求，對可靠性指標也提出了嚴格要求。通信服務可用性和通信服務可靠性

31、（MTBF）反映了故障間隔時間和故障時長，是5G承載網絡面向生產型業務承載的核心指標。3GPP對5G網絡提供的通信業務可靠性及可用性指標提出了具體要求，在3GPP TS 22.261中針對不同的應用場景提出了99.9%99.9999%的高要求（見表9）。17I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書表9 垂直行業可靠性要求網絡可通過設計和部署網絡系統備份、故障自動檢測、故障快速恢復技術提高業務可靠性和可用性指標。5G承載網絡的可靠性技術主要包括保護倒換和快速恢復，常用的保護恢復技術如表10所示：表10 5G承載網絡常用保護技術I M

32、 T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書18圖12 多點故障快速恢復技術（1）電信級保護電信級保護技術是通過部署網絡設備或鏈路冗余，為承載業務提供備份轉發路徑，當檢測到承載業務工作路徑失效或服務質量下降時(網絡設備或鏈路故障)，觸發承載業務快速倒換到備份路徑?；诰W絡保護應用場景，可分為線性保護、雙歸保護等技術，通過快速的OAM進行網絡故障的監測，網絡電信級保護可實現小于50ms的倒換性能。線性保護技術用于一對源宿網絡設備節點之間工作路徑故障保護； 雙歸保護技術用于一源兩宿網絡設備節點之間工作路徑故障保護，常用于兩臺PE設備（雙歸節點）

33、通過各自AC（Attachment Circuit）接入鏈路連接到同一臺CE設備的保護場景。5G承載網絡內常見的雙歸保護主要是L3VPN的VPN FRR（IETF RFC7490）保護。（2）抗多點故障的電信級保護加路由恢復技術多點故障的快速恢復主要是基于網絡集中SDN控制器以實現充分利用網絡物理鏈路資源實現自動算路、業務重路由的故障恢復能力。實現集中控制面的重路由技術，需支持網絡拓撲狀態實時發現（IS-IS協議）、拓撲狀態實時反饋（BGP-LS協議）、隧道路徑集中實時計算(SDN控制器)、隧道路徑實時調整（PCEP協議）以及用戶算路策略配置功能，電信級的線性保護加快速重路由恢復的系統控制架構

34、如圖12所示。5G承載網絡可通過SDN集中管控系統為SR-TP/SR-TE隧道提供實時路徑控制能力，包括隧道部署過程中的路徑計算和故障保護過程中重路由功能，且由于采用高效實時動態協議，能實現秒級的多19I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書點故障恢復。集中控制平面的快速重路由恢復能力，作為傳統線性保護的有效補充，提升多點故障下的網絡可靠性和生存能力。根據重路由的資源占用方式和可靠性保障能力不同，多點故障快速恢復技術又可分為“1:1線性保護加動態路由恢復”和“永久1:1保護”。1:1保護加動態路由恢復是指同時建立工作路徑和保護路徑

35、，當工作和保護路徑都故障的情況下實時算路和選取第三條可用路由來作為業務路徑。永久1:1保護是指同時建立工作和保護路徑，并為工作和保護路徑各自預置一條備份路由，當工作或者保護路徑故障的情況下，立刻切換到備份路徑替代原有的工作或保護路徑，在有可用路由的情況下永遠實現50ms電信級保護。（3）超電信級保護能力3GPP對5G uRLLC業務提出了比電信級更高的可靠性要求，在3GPP RP-192534中明確提出部分端到端1毫秒時延的業務，需要達到0毫秒的業務中斷時間。如5G+智能港口中的龍門吊遠程控制，對保護倒換時間存在極高的要求，中控臺和吊車之間每6ms進行一次握手，若在三個握手周期（18ms）收不

36、到握手信息，則會認為控制系統故障，吊車會停機造成生產事故（圖13），因此對網絡故障情況下單次業務中斷時間提出了不超過18ms甚至無損傷的超電信級要求。圖13 垂直行業5G超電信級保護需求報文復制消除（PREF）技術，可以通過多個路徑發送序列數據流的多個副本，并消除業務接收端的副本。不存在故障檢測和恢復周期，每個數據包都被復制并被帶到或接近其目的地，因此單個隨機事件或單個設備故障不會導致丟失任何一個數據包，實現超電信級的“無損倒換”，為垂直行業高可靠控制提供了高可靠的保障。其技術原理如圖14所示。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白

37、皮書20圖14 報文復制消除（PREF）技術基于承載網絡多樣化的可靠性保障能力，可靈活定制具備不同可靠性和可用性等級的業務套餐，匹配垂直行業差異化的業務需求（見表11）。表11 不同等級可靠性下承載網絡保護能力3.3 新型靈活連接支撐業務云化發展“5G+邊緣計算+AI”是運營商進行垂直行業數字化和智能化的新模式，應用、內容和計算本地化驅動了MEC發展和5G核心網下移到網絡邊緣。MEC的部署給承載網絡也帶來了巨大挑戰，承載網絡21I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書的業務連接由傳統的南北向為主，演變為南北向和東西向并重的全網狀（

38、Full Mesh）連接。傳統移動承載網絡的點到點連接難以滿足MEC業務靈活轉發和歸屬要求，承載網絡需要具備端到端L3VPN組網能力以實現業務的靈活調度。L3VPN范圍的擴大，要求在隧道層面具備隨需連接和路徑可編程能力，段路由（SR，Segment Routing）技術通過源節點路徑可編程、SDN轉控分離架構很好的匹配了需求（見圖15）。圖15 承載網絡業務連接面臨的挑戰圖16 MPLS SR和SRv6技術基于段路由技術的網絡隧道可同時提供SR-TE和SR-BE兩種隧道。SR-TE隧道由SDN集中控制器基于網絡實時拓撲狀態及業務算路請求，遵循用戶指定的算路策略計算生成端到端路徑，可支持嚴格約束

39、路徑和全網流量工程，提升業務承載質量。SR-BE隧道基于IGP協議擴展生成，支持最短路徑優先選路，以及IGP協議收斂保護和TI-LFA保護能力，實現Full Mesh的管道； 依據段路由技術采用Segment段標記的不同，業界出現MPLS SR和SRv6兩種主流技術，差異如下圖16所示。I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書22MPLS SR技術是在承載網絡源節點的業務報文頭中插入MPLS Segment序列，用于指導業務報文在承載網絡中的轉發路徑，承載網絡中間節點不需要維護用戶業務狀態信息，僅需要根據標簽轉發。相對于傳統MPL

40、S隧道技術，MPLS SR簡化了分布式控制面協議（如LDP），借助SDN集中管控架構實現更靈活的業務調度能力。SRv6技術是在承載網絡業務源節點IPv6業務報文頭中增加基于IPv6地址的Segment序列擴展頭，實現基于IPv6地址的源路由轉發能力。SRv6技術繼承MPLS SR所有技術特點的同時，通過與IPv6的結合獲得更大的生命力，如：SRv6的Segment為IPv6地址，具備天然IPv6可達性，使得業務開通更便捷、跨域端到端更靈活；IPv6超大地址空間，使得SRv6具備路徑可編程能力外可同時支持對任何功能、業務應用的可編程能力；SRv6采用IPv6地址作為路徑節點信息，其路徑列表信息放

41、在IPv6頭內，兼容了傳統IPv6轉發。MPLS SR相對傳統MPLS隧道，轉發面引入源路由技術，同時進行管控面SDN集中化；而SRv6相對MPLS SR隧道技術，進一步實現轉發面去MPLS化改造，不僅解決了MPLS的N平方擴展性問題，而且更好的支持網絡和云的轉發面協同。目前MPLS SR和SRv6在5G承載網絡中均有應用，提供回傳網的業務靈活調度能力。3.4 高精度服務質量監測強化業務SLA性能保障5G承載網絡由于網絡規模大、連接數量多，需要精準的檢測技術對業務進行測量并采集SLA性能數據，進而對所承載垂直行業業務運行狀態進行分析、評價、控制和調整，以提供長期穩定、可靠的網絡服務。承載網絡對

42、服務質量的檢測，可分為間接測量的帶外（outBand）OAM技術和直接測量的帶內（inBand）OAM技術（見表12）。表12 5G承載網絡服務質量檢測技術23I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書（1）outBand OAMTWAMP（Two-way Active Measurement Protocol）是業界針對IP業務進行間接測量的通用技術。 TWAMP 使用UDP數據包測量網絡雙向延遲，提供了一個簡便易用的雙向延遲測量方案，并保證控制和測量功能的分離。TWAMP主要用于端到端IP業務流級檢測，但由于是測量構造的檢測報文

43、，對丟包和時延等SLA指標的檢測精度較低，且無逐跳檢測能力，主要用于對丟包率和時延敏感度較低的移動互聯網類業務。TWAMP也支持單向時延測量，需要源宿節點之間實現時間同步。圖17 TWAMP監測技術（2）inBand OAMinband OAM檢測技術基于RFC 8321（Alternate-Marking Method for Passive and Hybrid Performance Monitoring），是一種對實際業務流進行特征標記（染色），并對特征字段進行丟包、時延測量的隨流檢測技術。inBand OAM對網絡實際流量進行直接測量，丟包和時延檢測精度高，是面向垂直行業承載的關鍵網

44、絡能力。inBand OAM具備無差別的丟包檢測能力，通過對業務報文進行標記染色，得到一段時間窗口內入出網絡的業務報文數量，進行集中控制器計算后得到精準的網絡丟包率和丟包數。inBand OAM還具備精確的時延檢測能力，通過對業務報文進行染色或時戳標記，并通過集中計算單元進行數據處理，對業務時延和抖動進行實時的檢測。根據對業務報文進行時戳標記方式的不同，時延檢測可分為“采樣時延檢測”和“逐包時延檢測”。采樣時延檢測在一定時間周期內對業務流進行采樣測量，得到采樣樣本的時延檢測數據。采樣時延檢測方式開銷小，但時延檢測精度無法覆蓋所有業務場景，適用于對時延敏感度相對較低的非控制類業務場景；逐包時延檢

45、測通過對每個業務報文進行時間戳標記，得到所有樣本的時延檢測數據，真實還原每個業務報文的時延，逐包時延檢測I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書24圖18 inBand OAM監測技術方案很好匹配了垂直行業生產控制類業務的高精度時延檢測要求。5G承載網絡通過inBand OAM檢測無線基站和核心網/MEC的實時性能數據，構建網絡級大數據智能運維系統，當網絡或業務SLA劣化時進行快速故障定界，并對可能發生的風險進行分析評估、提前預測，在故障發生前進行干預調整，降低網絡故障發生率（見圖18）?；诰W絡切片的5G+垂直行業承載方案4.1

46、 5G+垂直行業承載網絡切片分類4.1 5G+垂直行業承載網絡切片分類網絡切片技術作為5G+垂直行業基礎使能技術，可滿足不同行業、不同業務SLA承載需求以及業務安全、可靠性隔離的需求。承載網絡的切片能力將成為行業應用部署的關鍵因素。5G+垂直行業承載網絡總體方案首先梳理了現有承載網絡的切片能力。結合運營商公眾用戶、行業客戶的業務需求及網絡支持的多種切片能力，給出了承載網絡網絡切片的應用方案分類，并確定相關的接口、通道、隧道技術和VPN業務接入方案。（1）承載網絡的切片能力目前已部署5G承載網絡主要包括SPN和IP承載網絡。在網絡數據平面切片能力上，SPN和IP承載網絡均支持軟隔離切片和硬隔離切

47、片。SPN和IP承載網絡的軟隔離切片技術基本一致，主要包括VPN隔離和QoS隊列調度技術，實現基于分組隧道和不同優先級報文維的業務邏輯隔離。硬隔離切片技術是25I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書基于物理層和L1層的TDM時隙隔離能力，SPN和IP承載網絡均能支持物理設備隔離、物理端口隔離、FlexE/MTN接口隔離能力，除此之外，SPN還具備基于MTN通道的端到端硬隔離能力。在網絡管控平面的切片能力上，均支持切片的分權分域管理。5G承載網絡的切片隔離能力一覽如下表13所示：表13 承載網絡切片能力（2）承載網絡的切片分類從網

48、絡資源和業務資源兩個維度定義承載網絡切片的資源類型，網絡資源對應承載網絡通過FlexE/MTN接口或MTN通道提供硬隔離切片的能力；業務資源對應承載網絡通過分組隧道、VPN和QOS提供軟隔離切片的能力?！肮W”和“專網”分別指行業用戶共享和獨享FlexE/MTN接口或MTN通道提供的硬隔離切片?！肮谩焙汀皩Ｓ谩狈謩e指行業用戶共享和獨享VPN業務。根據典型應用場景對服務等級的要求不同，承載網絡網絡切片可以分為4類（見下圖19）： 公網公用型切片：多用戶共享FlexE/MTN接口級硬隔離切片，各類業務并共享VPN軟隔離切片（SR-TP/SR-BE隧道）； 公網專用型切片：多用戶共享FlexE/M

49、TN接口級硬隔離切片，不同用戶之間采用專用VPN（SR-TP/SR-BE隧道）進行業務隔離； 專網專用型1類切片：每個用戶獨享FlexE/MTN接口級硬隔離切片，該用戶的不同業務采用專用VPN（SR-TP/SR-BE隧道）進行軟隔離；I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 進 組5G+垂直行業承載技術及典型應用方案研究白皮書26 專網專用型2類切片：每個用戶獨享FlexE/MTN接口級和MTN通道級硬隔離切片，該用戶的不同業務采用專用VPN（SR-TP/SR-BE隧道）進行業務軟隔離。圖 19 承載網絡切片分類4.2 5G+垂直行業承載網絡典型方案5G+垂直行業承載網絡典型方案以不

50、同行業承載需求為基礎，結合4類切片的隔離特性和承載網絡覆蓋范圍，選擇適用于該行業的切片類型，并確定相關的帶寬顆粒、保護、服務質量檢測等機制。4.2.1 5G+智能電網根據MEC/UPF部署的位置不同，智能電網典型組網分為區域集中、多點分布和變電站本地組網3類場景。多點分布式適用于以城市為單位大區域組網，MEC/UPF位置分別在核心和匯聚節點的調度中心、變電站，電網I、II區業務在調度中心處理，和區業務在某個變電站終結，多個電力切片的業務終結點不同。區域集中式組網MEC/UPF位置部署在核心或匯聚節點，電力所有I、II、和區業務終結在核心或匯聚節點的電力調度中心，多個電力切片的業務終結點相同，一