“大連接”戰(zhàn)略下傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)研究

崔云峰

摘 要：文章主要探討如何在互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列重點工程的實施下，能為內(nèi)蒙古移動的發(fā)展帶來契機。分析了其面向“大連接”戰(zhàn)略下多種業(yè)務(wù)承載時存在的瓶頸及積極探索“大連接”傳送網(wǎng)架構(gòu)的解決方案。

關(guān)鍵詞：5G；前傳網(wǎng)絡(luò)；回傳網(wǎng)絡(luò)；SDN；Mesh網(wǎng)

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0063-02

Abstract： This paper mainly discusses how to bring opportunities for the development of Inner Mongolia Mobile under the implementation of a series of key projects， such as Internet Plus， big data， cloud computing and so on. This paper analyzes the bottleneck of multi-service carrying under the strategy of "large connection" and actively explores the solution of "large connection" transport network architecture.

Keywords： 5G； forepass network； back transmission network； SDN； Mesh network

1 研究背景

新一輪技術(shù)革命開啟數(shù)字化時代，普遍連接成為數(shù)字化時代最根本特征。在電信行業(yè)談轉(zhuǎn)型、謀發(fā)展的大背景下，中國移動將聚焦連接，通過“做大連接規(guī)模，做優(yōu)連接服務(wù)，做強連接應(yīng)用”，努力開創(chuàng)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)新格局。

隨著物聯(lián)網(wǎng)市場需求的進(jìn)一步發(fā)展，人們對于5G的需求日漸高漲。5G可以達(dá)到每平方公里百萬級終端的連接，更好地支撐萬物互聯(lián)戰(zhàn)略；5G可以實現(xiàn)10Gbit/s的速率，具有毫秒級的時延，可以更好地支撐無人駕駛等車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

同時，系列宏觀政策如寬帶內(nèi)蒙古、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列重點工程的實施給內(nèi)蒙古移動的發(fā)展帶來契機。

2 面向“大連接”的業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測

面向“大連接”的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行梳理、分析，從業(yè)務(wù)需求入手，為傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)研究提供正確的研究方向。

目前內(nèi)蒙古移動傳送網(wǎng)承載業(yè)務(wù)大致可以分為2G/3G、4G、家庭寬帶、集團(tuán)專線幾類，其中2G/3G業(yè)務(wù)正在逐漸走向衰退，4G、家庭寬帶、集團(tuán)專線等業(yè)務(wù)為目前主流的業(yè)務(wù)需求。

2.1 5G業(yè)務(wù)需求預(yù)測

ITU-R（國際電信聯(lián)盟無線電通信組）將5G應(yīng)用劃分為三個場景：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）、超高可靠低時延通信（uRLLC）。

ITU（國際電信聯(lián)盟）、IMT-2020（2015年10月26日至30日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯(lián)無線電通信部門（ITU-R）正式批準(zhǔn)了三項有利于推進(jìn)未來5G研究進(jìn)程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”）推進(jìn)組等國內(nèi)外5G研究組織機構(gòu)均對5G提出了毫秒級的端到端時延要求，理想情況下端到端時延為1ms，實際情況下端到端時延為5-10ms左右。5G連續(xù)廣域覆蓋場景是最基本的覆蓋方式，需要隨時隨地為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗速率，其單基站均值帶寬將達(dá)到6.75G，單基站峰值帶寬將達(dá)到16G；5G熱點高容量場景面向局部熱點區(qū)域，需要滿足用戶1Gbps以上的用戶體驗速率，其單基站均值帶寬將達(dá)到32.85G，單基站峰值帶寬將達(dá)到50.8G。

2.2 家庭寬帶業(yè)務(wù)需求預(yù)測

家庭寬帶在帶寬提供能力、價格、屏幕顯示等方面的優(yōu)勢，使家庭寬帶具有不可替代的作用。三網(wǎng)融合、超高清視頻、智能家庭、VR等業(yè)務(wù)的發(fā)展，將是家庭寬帶的主要發(fā)展方向。隨著視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，對傳送網(wǎng)要求更高。4K視頻要求帶寬30～50M，而VR則要求200M以上的帶寬。

3 傳送網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)及演進(jìn)思路

重點對于未來傳送網(wǎng)的演進(jìn)思路進(jìn)行論證，并分析現(xiàn)網(wǎng)升級方案存在的利弊，從而推導(dǎo)出傳送網(wǎng)演進(jìn)的目標(biāo)架構(gòu)。

3.1 傳送網(wǎng)面向“大連接”業(yè)務(wù)承載的短板分析

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)扁平化不足

“大連接”時代，“業(yè)務(wù)云”進(jìn)一步下沉，“業(yè)務(wù)云”到“業(yè)務(wù)端”的縱向時延及“業(yè)務(wù)端”到“業(yè)務(wù)端”的橫向時延大大降低，對傳送網(wǎng)的時延要求更高，傳送網(wǎng)必須向扁平化發(fā)展。

傳統(tǒng)傳送網(wǎng)分為接入層、匯聚層、核心層三層結(jié)構(gòu)，每一層網(wǎng)絡(luò)都以環(huán)型結(jié)構(gòu)為主，且環(huán)路上傳輸節(jié)點較多，數(shù)據(jù)傳輸過程中需通過大量網(wǎng)元，將產(chǎn)生較高的時延，在“大連接”時代傳送網(wǎng)應(yīng)進(jìn)一步向“扁平化”演進(jìn)。

3.1.2 帶寬容量不足

根據(jù)業(yè)務(wù)需求預(yù)測分析，“大連接”時代接入層100G組網(wǎng)已成為發(fā)展趨勢，而核心層/匯聚層則將可能達(dá)到T級別組網(wǎng)。而目前傳送網(wǎng)現(xiàn)狀接入層多為GE/10GE環(huán)路，核心層和匯聚層為10GE/100GE環(huán)路，無法滿足“大連接”業(yè)務(wù)帶寬發(fā)展需求。

3.1.3 三層設(shè)備高置

現(xiàn)網(wǎng)PTN三層設(shè)備一般部署在地市核心機房，完成地市4G基站X2業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，4G承載只需要在核心層啟用L3 VPN功能，匯聚層仍采用L2 VPN分組轉(zhuǎn)發(fā)功能。“大連接”時代，一方面，三層設(shè)備下掛基站將更多，路由條目數(shù)量將更大，如果三層仍然高置，三層設(shè)備將不堪重負(fù)，如三層節(jié)點故障，影響范圍將很大；另一方面，三層高置橫向流量時延大，將不能滿足“大連接”時代基站間橫向流量時延需求。所以三層設(shè)備需下移帶，其優(yōu)點一是三層設(shè)備下掛基站減少，流量減少，路由條目減少，壓力大大降低，安全性能增加，故障影響范圍減少；二是基站間的橫向流量跳數(shù)減少，時延減少。

3.2 面向“大連接”的傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)思路

面向“大連接”的傳送網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)滿足高帶寬、低時延、集約化和切片化的網(wǎng)絡(luò)承載要求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)進(jìn)一步Mesh化、全光化。

3.2.1 前傳網(wǎng)絡(luò)和回傳網(wǎng)絡(luò)的劃分思路

基于“大連接”戰(zhàn)略背景下傳送網(wǎng)架構(gòu)扁平化的訴求，結(jié)合5G業(yè)務(wù)對于“回傳網(wǎng)絡(luò)”和“前傳網(wǎng)絡(luò)”的劃分思路，設(shè)想將傳統(tǒng)傳送網(wǎng)原有的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化為廣義的“回傳網(wǎng)絡(luò)”和“前傳網(wǎng)絡(luò)”。

新的城域“回傳網(wǎng)絡(luò)”包括傳統(tǒng)傳送網(wǎng)中城域核心層、城域匯聚層兩個層面；新的“前傳網(wǎng)絡(luò)”包括傳統(tǒng)傳送網(wǎng)中無線基站、家庭寬帶、集團(tuán)專線的接入部分以及面向5G的接入網(wǎng)絡(luò)。

3.2.2 傳送網(wǎng)“回傳網(wǎng)絡(luò)”演進(jìn)思路

目前傳送網(wǎng)組網(wǎng)多采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，未來“回傳網(wǎng)絡(luò)”的建設(shè)在環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合5G和家寬業(yè)務(wù)發(fā)展疊加“1+1鏈型”結(jié)構(gòu)，向Mesh化演進(jìn)。

面向“大連接”的業(yè)務(wù)承載采用轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離的架構(gòu)，轉(zhuǎn)發(fā)面虛擬化，呈現(xiàn)“一個物理架構(gòu)、多種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)”的形態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)切片，按需構(gòu)建不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)實例，未來3G、4G等小顆粒業(yè)務(wù)依然可以通過環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載；5G uRLLC、4K視頻等對時延要求較高的業(yè)務(wù)可以通過1+1鏈型結(jié)構(gòu)直達(dá)業(yè)務(wù)落地點，最大限度降低時延；對于節(jié)點間有橫向業(yè)務(wù)流量需求的，如IDC業(yè)務(wù)，可通過Mesh化網(wǎng)絡(luò)一跳直達(dá)。

3.2.3 傳送網(wǎng)“前傳網(wǎng)絡(luò)”演進(jìn)思路

前傳網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)應(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)需求，按場景合理選擇集中式或分布式BBU，采用OTN或者裸光纖方式進(jìn)行承載。前傳PON網(wǎng)絡(luò)向10GPON進(jìn)行演進(jìn)，前傳PTN/OTN網(wǎng)絡(luò)向100G演進(jìn)。

BBU 集中化成為無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢，移動前傳應(yīng)用成為BBU 集中化的一個重要內(nèi)容，如何解決拉遠(yuǎn)RRU的傳輸承載，業(yè)內(nèi)提出了多種解決方案，包括光纖直驅(qū)、無源彩光、有源WDM/OTN等方案。

3.2.4 面向“大連接”的傳送網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)

傳統(tǒng)的城域核心、匯聚層演進(jìn)為“回傳”網(wǎng)絡(luò)主要是基于業(yè)務(wù)流向的變化，EPC、BRAS、CDN等業(yè)務(wù)設(shè)備將逐步實現(xiàn)下沉部署，同時傳統(tǒng)的無線BBU將集中化部署并上移至接入?yún)R聚機房，需要構(gòu)建Mesh化的組網(wǎng)。

面向“大連接”的傳送網(wǎng)架構(gòu)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，在業(yè)務(wù)承載上發(fā)生了如下變化：

無線網(wǎng)絡(luò)方面， 2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)依然要通過傳統(tǒng)的SDH/PTN傳送網(wǎng)進(jìn)行承載，5G由于C-RAN的組網(wǎng)需求，需要在前傳網(wǎng)絡(luò)引入OTN或采用裸光纖、無源彩光等傳輸方式，5G業(yè)務(wù)回傳則要借助mesh化光層組網(wǎng)，就近回落至EPC。

家庭寬帶業(yè)務(wù)方面，依然要通過PON網(wǎng)絡(luò)承載，技術(shù)上將采用更高帶寬的10GPON甚至100GPON，OLT將通過Mesh化光層組網(wǎng)選擇最優(yōu)路徑上行至BRAS。

集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)方面，互聯(lián)網(wǎng)專線和一般數(shù)據(jù)專線依然通過PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，對于帶寬需求較小的重要專線可采用PTN/SDH的方式承載，帶寬需求較大的高端大客戶專線通過OTN的方式進(jìn)行承載，對于邊緣DC互聯(lián)需求，可通過Mesh化光層組網(wǎng)高效直達(dá)。

4 總結(jié)與展望

本文在中國移動“大連接”戰(zhàn)略背景下，結(jié)合未來5G、家庭寬帶、集團(tuán)客戶等業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，以內(nèi)蒙古移動傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀作為基礎(chǔ)，分析其面向“大連接”戰(zhàn)略下多種業(yè)務(wù)承載時存在的瓶頸，積極探索“大連接”傳送網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)思路，通過本文的研究達(dá)到合理分配建設(shè)投資、科學(xué)儲備基礎(chǔ)資源的目的。

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