面向5G傳輸承載網(wǎng)解決方案策略研究

高勇

5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景，5G時代將實現(xiàn)光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗。當(dāng)前形勢下，面對4G承載的傳輸方案已經(jīng)無法滿足5G更高帶寬、更低時延的要求，本文分析在5G到來，各運營商所面臨的承載網(wǎng)等方面的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對的傳輸承載方案研究。

一、5G相關(guān)特點

（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)用場景之一，需要穩(wěn)定大帶寬，但時延要求較低；穩(wěn)定大帶寬：33M（4K）～333M（8K）；時延要求低：其中端到端為20ms，傳輸網(wǎng)為5～7ms。

2、中期需求

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

3、長期需求

mMTC：多連接，成本和功耗是關(guān)鍵，帶寬時延對傳輸網(wǎng)無壓力；mMTC成本、功耗敏感，對傳輸網(wǎng)無特殊要求。

（二）5G主要特點

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景一致性體驗；

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

根據(jù)不同業(yè)務(wù)場景靈活設(shè)計網(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)，去中心化趨勢明顯。

BBU部分功能上移，集中帶來MCE池化。

（四）5G RAN架構(gòu)變化對傳輸網(wǎng)的挑戰(zhàn)

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

RAN架構(gòu)：采用C-RAN架構(gòu)組網(wǎng)，對機(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)無法滿足5G大帶寬需求；

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

網(wǎng)絡(luò)切片：5G核心網(wǎng)要求對eMBB、uRLLC、mMTC三大類業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片，實現(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)無法滿足對5G時代東西向流量的疏導(dǎo)；

時間同步：5G時間同步要求由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；

管控運維：5G要求管控一體化運維，引入SDN/NFV等統(tǒng)一控制和可編排技術(shù)，實現(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（中國移動）

SPN方案為中國移動主導(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，通過引入FLexE接口、FlexE交叉、SR等新技術(shù)，滿足5G業(yè)務(wù)對大帶寬、低時延、靈活控制的需求，同時兼容現(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（中國電信）

增強(qiáng)IP RAN方案為中國電信主推的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延的業(yè)務(wù)場景，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（中國聯(lián)通）

UTN2.0方案為中國聯(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)新相對較少，相比移動、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)，實現(xiàn)難度較小，后期進(jìn)度可能會加快。

三、結(jié)束語

本文通過對5G相關(guān)特點進(jìn)行研究，分析當(dāng)前5G來臨之際，對各運營商的傳輸承載網(wǎng)所面臨的影響，并對各運營商所采用的傳輸承載相關(guān)的核心技術(shù)、帶寬、成本、時延、產(chǎn)業(yè)鏈、資源消耗方面進(jìn)行對比，總結(jié)出中國移動的5G承載方式SPN技術(shù)相對比較成熟。

作者單位：福州理工學(xué)院