面向5G傳輸承載網(wǎng)解決方案策略研究

高勇

5G將滲透到未來(lái)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬(wàn)物觸手及”的總體愿景，5G時(shí)代將實(shí)現(xiàn)光纖般的接入速率，“零”時(shí)延的使用體驗(yàn)。當(dāng)前形勢(shì)下，面對(duì)4G承載的傳輸方案已經(jīng)無(wú)法滿足5G更高帶寬、更低時(shí)延的要求，本文分析在5G到來(lái)，各運(yùn)營(yíng)商所面臨的承載網(wǎng)等方面的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對(duì)的傳輸承載方案研究。

一、5G相關(guān)特點(diǎn)

（一）5G業(yè)務(wù)需求

1、初期需求

eMBB：大容量，CloudVR成為最主要的應(yīng)用場(chǎng)景之一，需要穩(wěn)定大帶寬，但時(shí)延要求較低；穩(wěn)定大帶寬：33M（4K）～333M（8K）；時(shí)延要求低：其中端到端為20ms，傳輸網(wǎng)為5～7ms。

2、中期需求

uRLLC：低時(shí)延高可靠，車聯(lián)網(wǎng)，時(shí)延要求嚴(yán)格，通過(guò)MEC下沉解決，避免丟包成為承載網(wǎng)重大挑戰(zhàn)。 時(shí)延要求高：MEC下移（FOG Computing）是應(yīng)對(duì)時(shí)延挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

3、長(zhǎng)期需求

mMTC：多連接，成本和功耗是關(guān)鍵，帶寬時(shí)延對(duì)傳輸網(wǎng)無(wú)壓力；mMTC成本、功耗敏感，對(duì)傳輸網(wǎng)無(wú)特殊要求。

（二）5G主要特點(diǎn)

統(tǒng)一空口架構(gòu)下，支持靈活可配的幀結(jié)構(gòu)和天線參數(shù)，滿足多業(yè)務(wù)，全頻段的性能需求；

智能適配業(yè)務(wù)和用戶需求，靈活高效地提供多場(chǎng)景一致性體驗(yàn)；

靈活的無(wú)線接入云、智能開(kāi)放的控制云、高效低成本的轉(zhuǎn)發(fā)云；

根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)功能，并提供相互隔離的專用網(wǎng)絡(luò)。

（三）5G核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變化

核心網(wǎng)云化，按業(yè)務(wù)需要部分下沉，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)下移，協(xié)同就近轉(zhuǎn)發(fā)，流量本地終結(jié)，去中心化趨勢(shì)明顯。

BBU部分功能上移，集中帶來(lái)MCE池化。

（四）5G RAN架構(gòu)變化對(duì)傳輸網(wǎng)的挑戰(zhàn)

傳輸網(wǎng)在5G時(shí)代面臨七大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力無(wú)法滿足業(yè)務(wù)需求。

RAN架構(gòu)：采用C-RAN架構(gòu)組網(wǎng)，對(duì)機(jī)房、光纖、管道等基礎(chǔ)資源需求較大，目前的基礎(chǔ)資源儲(chǔ)備情況難以滿足大規(guī)模C-RAN部署；

大帶寬：5G高頻站單站峰值將達(dá)到20G，目前接入層GE/10GE、匯聚層10GE/40GE的帶寬組網(wǎng)無(wú)法滿足5G大帶寬需求；

低時(shí)延：5G低時(shí)延業(yè)務(wù)要求傳輸端到端時(shí)延低于1ms，目前現(xiàn)網(wǎng)時(shí)延在6-8ms左右，無(wú)法滿足5G低時(shí)延要求；

網(wǎng)絡(luò)切片：5G核心網(wǎng)要求對(duì)eMBB、uRLLC、mMTC三大類業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片，實(shí)現(xiàn)可滿足不同業(yè)務(wù)指標(biāo)的硬隔離，現(xiàn)網(wǎng)不支持；

業(yè)務(wù)流向：邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、5G站間協(xié)同（Xn流量）導(dǎo)致東西向流量增大，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足對(duì)5G時(shí)代東西向流量的疏導(dǎo)；

時(shí)間同步：5G時(shí)間同步要求由4G網(wǎng)絡(luò)的±1.5微秒提升至±400納秒甚至±100納秒，現(xiàn)網(wǎng)不支持；

管控運(yùn)維：5G要求管控一體化運(yùn)維，引入SDN/NFV等統(tǒng)一控制和可編排技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)靈活連接，現(xiàn)網(wǎng)目前不具備該能力。

二、5G傳輸承載方案介紹

（一）SPN方案（中國(guó)移動(dòng)）

SPN方案為中國(guó)移動(dòng)主導(dǎo)的5G傳輸承載方案，方案拓?fù)鋱D如圖1所示，是在現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過(guò)引入FLexE接口、FlexE交叉、SR等新技術(shù)，滿足5G業(yè)務(wù)對(duì)大帶寬、低時(shí)延、靈活控制的需求，同時(shí)兼容現(xiàn)有PTN技術(shù)，具備現(xiàn)網(wǎng)平滑演進(jìn)的能力。

（二）增強(qiáng)IP RAN方案（中國(guó)電信）

增強(qiáng)IP RAN方案為中國(guó)電信主推的5G傳輸承載方案，方案拓?fù)鋱D如圖2所示，其中心思想為在目前IP RAN設(shè)備上引入FLexE接口、SR等功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片、靈活控制等5G需求。該方案未考慮超低時(shí)延的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，可在IP RAN網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)，引入FLexE接口和SR的思路與SPN一致。

（三）UTN2.0方案（中國(guó)聯(lián)通）

UTN2.0方案為中國(guó)聯(lián)通主推的5G傳輸承載方案，方案拓?fù)鋱D如圖3所示，該方案提出較晚，與現(xiàn)網(wǎng)相比主要的技術(shù)變化是在前傳采用G.Metro技術(shù)，中傳引入25GE/50GE等高速率以太網(wǎng)接口，回傳疊加波分，技術(shù)創(chuàng)新相對(duì)較少，相比移動(dòng)、電信較保守，主要目標(biāo)是平滑演進(jìn)。

橫向?qū)Ρ热N方案，SPN方案提出最早，相對(duì)成熟度最高，華為、中興、烽火等主流傳輸設(shè)備廠商均已投入進(jìn)行設(shè)備和芯片開(kāi)發(fā)，截止目前已有商用設(shè)備推出。增強(qiáng)IP RAN和UTN2.0方案均可基于現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)難度較小，后期進(jìn)度可能會(huì)加快。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)5G相關(guān)特點(diǎn)進(jìn)行研究，分析當(dāng)前5G來(lái)臨之際，對(duì)各運(yùn)營(yíng)商的傳輸承載網(wǎng)所面臨的影響，并對(duì)各運(yùn)營(yíng)商所采用的傳輸承載相關(guān)的核心技術(shù)、帶寬、成本、時(shí)延、產(chǎn)業(yè)鏈、資源消耗方面進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)出中國(guó)移動(dòng)的5G承載方式SPN技術(shù)相對(duì)比較成熟。

作者單位：福州理工學(xué)院