芻議SPN的5G傳輸網網絡規劃

伍明毅

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

5G通信傳輸網絡與4G網絡相比，其承載能力更強，而且延遲也更低，可靠性也有所提升，非常適合應對未來通信業務升級所帶來的挑戰。切片分組網（Slicing Packet Network，SPN）是中國移動基于5G傳輸承載網絡需求的廣泛分析而提出的技術體系，它是新一代的融合傳輸網絡架構，用以支撐下一代寬帶與流量業務，能夠有效提高寬帶上限與網絡傳輸速度，效率非常高。SPN傳輸業務主要有無線業務、企業業務以及家庭業務等，其采用的是基于ITU-T分層網絡模型，能夠支持IP、CBR以及以太網的綜合數據傳輸。這個體系的網絡架構一共可分為三個層次，分別是切片分組層、切片通道層以及切片傳送層，對應的英文縮寫分別是SPL、SCL、STL，如圖1所示。

1 5G回傳承載模式的研究進展

為了保證5G能夠穩定發展及其良好的服務質量，目前的運營商們接連提出了多個有關5G回傳承載的方案，而許多國際標準化組織也在制定5G承載的標準。在最近的ITU-T會議上，一份報告展示了5G承載網的部署場景以及模型，給相關技術人員提供了參考，并且這份報告還介紹了對承載網對于網絡方面的需求，同時它還描述了5G實體單元和承載網之間的接口問題，其中對于細節的描述為相關項目指明了發展的方向[1]。

2 5G傳輸網應用SPN的優勢

5G通信傳輸網絡采用SPN的技術優勢主要可以概括為三點：（1）在大帶寬以及轉發需求的方面，采用SPN技術可以引入L3靈活調度以及DWDM光層，還能夠將轉發的能力提升；（2）采用SPN技術，能夠有效降低網絡延遲，而且其支持軟、硬隔離切片，能夠滿足垂直行業在隔離方面的需求；（3）引入SDN架構以后，可以集中進行控制處理，將視角提升至全局角度，能夠更好地進行業務調度工作。此外，由于SPN能夠兼容現有分組，所以能夠根據實際需求來新增功能并優化總體性能。SPN掌握了多個方面的核心技術，所以其承載能力是能夠滿足5G通信傳輸網絡的需求的。

3 5G發展的承載網網絡演進探討

3.1 傳輸網結構扁平化，應用下移

在傳輸網絡扁平化發展以后，其業務調動和轉發都要比以前更加靈活，而橫向增加的流量則有利于時延的降低。在5G建設的前期，可以把城鎮內的重要匯聚設備當作L2/L3橋接設備，再把SPL、SCL、STL這三層網絡下沉到地州核心生產樓的重要匯聚設備中，搭建先接入后匯聚再骨干在匯聚最后再接入的傳輸路徑。和目前主流的4G網絡相比，它能夠縮減接入的距離，同時降低跳數。L2/L3設備采用口字型組網來搭建上行路線，而為了應付5G的大帶寬，每個端口都要逐漸滿足100G以上的大容量設備[2]。

圖1 SPN網絡分層模型

在5G建設的后期，三層網絡則要下沉到城鎮內的重要匯聚設備，把而L2/L3的橋接設備也將轉變為普通的匯聚設備，傳輸路徑縮減為先接入再匯聚后接入，在減少跳點的同時還能夠縮減接入距離。而L2/L3設備的上行組網仍是采用口字型組網的方式，同時要把單端口能夠滿足的容量設備提升至400G的水平。匯聚層的組網方式是Mesh式組網，支持400G以及1T的帶寬。

3.2 SPN化的網絡結構

SPN技術同時應用轉發控制層、鏈路層以及物理層，而其新一代的網絡架構也能夠滿足5G網絡對于低時延、大帶寬以及靈活等方面的需求。SPN傳輸平面技術的特點可以劃分為三點：（1）能夠實現4G和5G業務的互通操作，面向PTN演進升級，而且對目前的PTN網絡還有兼容性；（2）能夠調動多層次資源，實現L0-L3傳輸層的融合，提高了轉發的靈活性；（3）能夠有效降低網絡延遲，而且其支持軟、硬隔離切片以及榮格TDM和分組交換功能，能夠滿足垂直行業在隔離方面的需求。

在SPN三層網絡中，SPL負責分組數據的路由處理工作，SCL負責以太網通道的組網處理工作，而STL則是負責切片物理層編解碼和DWDM光傳送處理的實現工作。5G通信傳輸網絡是下一代傳輸網的核心，需要承載各項業務，而SPN則是能夠優化其性能，提高其工作效率的技術，非常適合應用在5G網絡的建設中。

4 5G傳輸網應用SPN的規劃設計思路

4.1 技術選擇

相較于目前的4G網絡，5G網絡在時延和帶寬等多方面都有著新的要求，但是目前的OTN系統以及PTN系統都不能滿足這些需求，所以需要考慮采用新技術來幫助5G實現其承載。而切片分組網，即SPN是中國移動基于5G傳輸承載網絡需求的廣泛分析而提出的技術體系，它是新一代的融合傳輸網絡架構，用以支撐下一代寬帶與流量業務，能夠有效提高寬帶上限與網絡傳輸速度，非常的高效實用，能夠滿足未來5G時代的各種需求。圖2展示的是SPN技術的功能架構。

圖2 SPN技術的功能架構

SPN技術的核心是分組承載技術，是繼承自目前PYN/IPRAN設備并進行升級操作而來的一個技術。它的特點主要有：業務調動靈活，業務層采用SDNL+SR的業務組網方式，并且能夠利用L3設備來為基站流量提供一個低時延的通道。而通路層則提供低時延的應用以及網絡切片。

現階段只剩下SCL層沒有完成技術規范工作，但是也已經和多家廠商進行了完美的對接工作，進展很快，而下一個階段的目標就是SPL層組網測試的完成。運營商會與設備廠商的產業鏈合作，將大力推動SPN企標、行標以及國際化標準化工作的進展。

4.2 技術方案

5G基站的部署方式是CUDU方式，目的是提高它們之間的協同能力，進而強化5G網絡的穩定性與可靠性，所以需要從三個階段來分析承載方案。第一階段前傳是在AAU-DU進行的，在這個階段中網絡的連接方式是星形的點對點連接，而因為這種連接方式導致網點的數量較多而且比較分散，所以通常采用C-RAN的方式來進行承載工作，同時采用光纜進行承載工作。第二階段中傳是在DU-CU間進行的，仍然是采用星形點對點的方式來連接網絡，根據不同業務的流量需求，承載的帶寬從GE到10GE都有。由于在5G部署工作的前中期采用的是CU-DU合一的形式來進行，所以網絡的穿在需求并不會太多。最后一個階段回傳是在CU-核心網間進行的，其采用環形結構來進行組網工作，大大提高了業務的安全性以及可靠性。而根據不同業務的不同需求，可以在組網時采用不同的速率來進行。業務相較稀疏的地區，可以適當把速率調小。

以下是5G基站和環網帶寬的計算方式：6個基站同時連接一個接入環，而接入環的容量需求則為4.8×1+2.3×5=16.3G。

每10個接入環連接一個匯聚環，而每5個匯聚環則要連接一個核心匯聚環。匯聚環的容量需求是接入環總容量的一半，而核心匯聚環的容量需求則為4個匯聚環。

4.3 網絡演進階段

由于目前的4G承載網絡規模已經足夠大，而且仍然能夠滿足未來一段時間內的承載需求，所以可以預見的是4G仍會保持一段時間的主流網絡地位，所以5G網絡的建設需要分步進行逐漸替代4G。（1）在建設的初級階段，5G通信傳輸網絡的主要應用仍是eMBB大帶寬業務，并從此開始進入商業化的道路。這個階段，運營商們可以優先支持人口基數大而且對網絡需求較高的地區的5G網絡，在這些地方安置5G基站，逐步開始想其他地區擴散。（2）在建設的中級階段，當客戶的數量增加到一定的程度以后，將要對網絡終端進行升級操作，此時eMBB業務也逐步成熟，可以嘗試大規模商用。同時，基站的數量也要增加，帶寬的上限也要提高。（3）在建設的最后階段，eMBB業務已經走向成熟，而mMTC業務以及uRLLC業務也要嘗試僅商業化操作。這個階段的流量會處于一個穩定的上升期，所以需要對網絡終端進行升級，并提高帶寬上限，以便滿足人們的需求。

5 結 論

5G通信傳輸網絡的建設，將會對互聯網的信息傳輸以及業務模式造成深刻的影響，各行業在迎來挑戰的同時也會進入高速發展的時期。只有能夠滿足人們需求的才是好的，對比當前的網絡，未來的5G網絡要在各方面都要有所進步才能不負眾望，成為推動新時代發展的助力。