5G 承載網由PTN 向SPN 演進的關鍵問題研究

［曾軍］

1 引言

中國移動自2009 年開始建設PTN 傳送網至今已有12 年，PTN 網絡在解決2G/3G/4G 基站承載方面起到了關鍵性的作用，設備性能愈發成熟穩定，網絡規模激增。但面向5G 承載，PTN 設備性能缺陷明顯，僅適宜于5G 初期eMBB 的承載需求，必須向SPN 網絡演進。現階段SPN 已具備一定的規模，各地市存在SPN 與PTN 網絡共存，多網多平臺架構使得城域傳送網結構復雜，運營維護壓力巨大，本文聚焦于研究PTN 與SPN 融合的關鍵步驟進程，在SPN 與PTN 網絡共存的周期內，在充分挖潛和保護PTN投資的同時，實現業務承載平滑過渡到SPN 網絡。

2 PTN 網絡現狀及問題分析

本文以河北移動某地市城域傳送網為案例進行分析。

（1）核心層

根據核心層承載業務的不同，傳輸系統包括3 類設備3 個平臺分別解決2G/3G、集客、4G/5G 的業務回傳落地。其中解決2G/3G 回傳的傳輸核心設備為早期10G 系統，投產年限長，設備業務槽位以低速低密度板卡為主，且設備已停產，不具備平滑升級至SPN 能力。

核心層設備組網以網狀結構為主，為方便業務調度，配置大量專屬的2G3G集客業務落地設備，導致核心機房設備冗余嚴重，鏈路利用率較低。根據網管流量工具報表統計分析核心層鏈路平均利用率不超過20%，具體鏈路利用率統計如圖1 所示。

圖1 核心層鏈路帶寬利用率

（2）匯聚層

城域傳送網匯聚層按照垂直分層水平分區的建設思路，構建了雙平面架構，分別承載2G/3G、4G/5G/集客業務。由于市縣匯聚層SPN 網絡在2020 年剛新建，受限于市縣波分系統容量不足，未能實現SPN 網絡骨干匯聚層與核心層的直接連通。縣局SPN 設備通過與同局址的PTN 網絡互通，實現市縣業務的回傳，存在嚴重的帶寬瓶頸，需加快擴容市縣100G 波分系統，完善SPN 網絡市縣匯聚層與核心層的鏈路建設。

市縣骨干匯聚層以原有PTN 網絡為主要承載平臺，但原有設備性能受限，不支持100G 端口擴容，無法平滑升級至SPN網絡。目前各縣采用口字形結構與核心層互通，以2*10GE 鏈路為主，鏈路忙時平均帶寬利用率在30%以內，但個別鏈路峰值忙時峰值可達到60%，具體鏈路利用率統計如圖2 所示。

圖2 骨干匯聚層鏈路利用率

（3）接入層

在2G/3G/4G 時代，由于秉承傳統移動網絡建設思路，采用DRAN 模式為主，在后4G 時代開始以CRAN 模式為主。截至目前4G BBU 采用DRAN 模式占比66.02%，CRAN 集中在市區城區和縣城城區，其BBU 小集中（BBU集中數小于10 臺）占比27.63%，BBU 大集中（BBU 集中數大于10 臺）占比6.34%。BBU 集中所對應接入設備槽位利用率及端口利用率較高，PTN960 槽位利用率高達92.23%，各類接入設備能力統計詳見表1 所示。如5G 同站址部署，將存在較大的槽位和10GE 端口空缺，因此存在5G 站點新增SPN 設備疊加的需求，將進一步加劇接入層設備組網的復雜性。

表1 接入層設備能力現狀

縣域以下區域以DRAN 模式為主的站點布局，導致接入層傳輸設備規模龐大，傳輸接入設備組網復雜，超大環、超長鏈現象突出，接入層成環率僅53.20%，有較大提升空間。現有網絡結構也無法滿足5G 高帶寬，低延時等承載需求，因此在SPN 接入設備部署時需同步優化接入層組網結構，避免網絡結構不合理現象進一步惡化，導致后期優化壓力增加。

3 5G 承載需求測算

隨著5G 手機終端價格的平民化，千元機的陸續推出，5G 用戶規模將呈現爆發式的增長，在uRLLCmMTC 行業應用盈利模式未取得突破性進展前，eMBB 依然會是5G網絡部署的主要驅動因素，現有PTN 過渡式承載5G 的模式不利于網絡的演進，因此SPN 網絡部署也會隨之加快建設步伐。在手機終端用戶使用習慣不發生較大的情況下，近期可采用基于一元線性回歸算法，計算各區縣流量增幅情況，以便針對不同情況制定差異化的區縣PTN 與SPN融合進程。

根據PTN 網管流量工具，分析近12 個月的流量增長情況，各區縣測算結論如圖3 所示。

圖3 各區縣基站流量增長預測

4 SPN 演進關鍵步驟

中國移動將SPN 定位綜合承載平臺，采用基于SDN的網絡架構，通過NPV 的切片技術滿足不同業務的承載需求。因此在進行SPN 與PTN 網絡融合時，應結合SPN網絡的業務承載目標定位進行。

（1）關鍵步驟一：優化核心層網絡架構

核心層架構的優化對整個網絡影響最大，優先考慮對現有業務的影響。在網絡融合割接前需做好充分準備：全面梳理現網業務，分析清楚流量走向，業務影響清單，影響時間等；操作前需協調各相關專業及時做好業務確認，確保網絡安全穩定、用戶無感知演進。

根據現有PTN 設備性能，在不影響4G 業務承載的情況下，對具備平滑升級能力的100G PTN 設備進行軟件升級至SPN 設備。按照4+N 的核心架構，打通SPN 核心設備與4G/5G 核心網、數據核心設備、IMS 核心交換機等業務的互聯鏈路，確保SPN 綜合承載業務能力。2G/3G承載業務路徑不做調整，隨著2G/3G 移動網絡自然退網逐步對老舊PTN 設備進行退服，簡化核心層網絡架構。

（2）關鍵步驟二：骨干匯聚層網絡融合

市縣骨干匯聚層融合，需要統籌規劃，提前做好市縣100G 波分系統的擴容。根據各區縣流量測算結果，對擴容帶寬緊張的區縣優先實施，采用口字形組網結構，解決市縣SPN 骨干匯聚設備與核心設備直聯鏈路擴建。原有10G PTN 平面暫時不做調整，避免短期內業務調整量大，影響現有業務承載。同時嚴格控制10G PTN 網絡的擴容，新增業務應全部由SPN 網絡承載。通過軟切換的方式，逐步完成10G PTN 平面的業務割接。

（3）關鍵步驟三：接入層平滑割接過渡

接入層設備存留規模巨大，可挖潛利用空間高。接入環上聯設備節點應逐步割接至SPN 匯聚節點。對現有SPN 與PTN 共址疊加的5G 站點，應于對原有4G/專線業務逐步完成割接。城區新增4G/5G/集客業務站點應采用SPN 設備承載，盡量減少SPN 與PTN 混合組網情況，實現SPN 設備連片區覆蓋。鄉鎮區域，可按照SPN目標組網結構，提前對PTN 接入環網結構進行優化，解決網絡安全隱患，也為后期平滑演進至SPN 打下基礎，避免網絡二次結構優化調整。

5 結束語

面向5G 承載PTN 向SPN 網絡演進是大勢所趨，PTN與SPN長期共存也是業內共識，在整個融合的過程中，保障傳送網安全穩定的平滑過渡是關鍵。面對巨量的PTN網絡存量規模，融合過程應不急不躁，自上而下實現客戶無感知的過渡中，提升傳輸網承載能力確保未來垂直行業不同類型業務高性能高標準的承載需求。