王青明

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司新疆分公司，烏魯木齊 830027）

1 5G網(wǎng)絡(luò)概述

5G技術(shù)是4G技術(shù)的擴(kuò)展，5G時(shí)代的來(lái)臨在傳輸承載等方面提出了更為嚴(yán)格的要求，采用新的空中接口技術(shù)，提供大帶寬、低時(shí)延和高精度的業(yè)務(wù)，主要的應(yīng)用場(chǎng)景包括：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）、高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）。三個(gè)場(chǎng)景都需要5G網(wǎng)絡(luò)更加靠近用戶，5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，需要承載網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上、技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)滿足5G網(wǎng)絡(luò)的新挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多場(chǎng)景融合網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)端到端的生態(tài)體系，它使萬(wàn)物互聯(lián)成為可能，它在網(wǎng)絡(luò)通信、承載業(yè)務(wù)、終端等領(lǐng)域跨越式發(fā)展和創(chuàng)新，提供人與人、人與物以及物與物之間自由、高速、安全的連接。因此，5G傳輸承載網(wǎng)將在網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延及時(shí)間精度上提出更高的要求。下面將針對(duì)這些需求進(jìn)行分析。

2 5G承載網(wǎng)的需求

2.1 帶寬需求

5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，采用的頻段是3.3GHz-3.6GHz和4.8GHz-5.0GHz，提供100MHz-200MHz連續(xù)頻譜，這使得5G網(wǎng)絡(luò)基站對(duì)帶寬的要求大大提高，5G基站帶寬均值將超過1Gb/s，峰值更是超過10Gb/s，與4G相比，是其帶寬要求的10倍。對(duì)于流量的需求，主要是因?yàn)樵?G網(wǎng)絡(luò)中，所采用的是超密集組網(wǎng)，而5G的站間距與4G相比較，顯得更為緊密。

2.2 時(shí)延需求

5G應(yīng)用場(chǎng)景包括：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）、高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）三類，業(yè)務(wù)大致分為：移動(dòng)通信、視頻業(yè)務(wù)、云計(jì)算、智能停車、工業(yè)控制、機(jī)器人協(xié)助、電子健康、公共安全、自動(dòng)駕駛、高鐵和飛機(jī)等，在不同應(yīng)用時(shí)延要求不同。

在3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織所規(guī)定的5G時(shí)延的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)中，對(duì)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）應(yīng)用場(chǎng)景的移動(dòng)終端時(shí)延規(guī)定在4ms，對(duì)高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）應(yīng)用場(chǎng)景的移動(dòng)終端時(shí)延規(guī)定在0.5ms。對(duì)端到端時(shí)延為ms量級(jí)，這就意味著5G數(shù)據(jù)機(jī)房與5G基站之間的物理距離不能超過50Km。而要達(dá)到降低時(shí)延的目的，就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的組建方式進(jìn)行一定的改造和優(yōu)化

2.3 高精度

5G新的幀結(jié)構(gòu)要求±390ns時(shí)間同步精度，針對(duì)超高精度時(shí)鐘同步，在系統(tǒng)上采用全面優(yōu)化時(shí)鐘布局，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)延進(jìn)行精確測(cè)量和補(bǔ)償，提高同步系統(tǒng)內(nèi)同步精度，要求±130ns時(shí)間同步精度，消除時(shí)鐘信號(hào)同步和發(fā)送的誤差；架構(gòu)上采用全新時(shí)鐘芯片平臺(tái)方案和雙時(shí)鐘互備構(gòu)架，為時(shí)間同步提供高穩(wěn)定、高可靠的時(shí)鐘源，可以承載單節(jié)點(diǎn)精度達(dá)到±5ns要求。

因此，在研究如何滿足5G技術(shù)指標(biāo)的前提下，提高接入網(wǎng)在復(fù)雜場(chǎng)景下的整體接入性能，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足5G需求，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化將對(duì)承載網(wǎng)提出新的要求，提供高效靈活的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能、支持高智能運(yùn)營(yíng)、開放網(wǎng)絡(luò)接入能力和提升整體網(wǎng)絡(luò)水平，這將是5G是商用的關(guān)鍵前提。

3 5G發(fā)展的承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)探討

3.1 傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)扁平化，應(yīng)用下移

傳輸網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過Mesh化、扁平化后，能夠更加靈活地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度，應(yīng)對(duì)ex2橫向流量的增加，減少業(yè)務(wù)的時(shí)延。

前期，三層網(wǎng)絡(luò)可下沉到地州核心生產(chǎn)樓的骨干匯聚設(shè)備，將縣城重要匯聚設(shè)備作為L(zhǎng)2/L3橋接設(shè)備，傳輸路徑為接入-匯聚-骨干-匯聚-接入，相比4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減少了跳數(shù)、接入距離較近。L2/L3設(shè)備上行采用口字型組網(wǎng)，單端口逐步滿足100G以上的大容量設(shè)備，為5G帶寬需求做準(zhǔn)備。

后期，三層網(wǎng)絡(luò)可下沉到縣城重要匯聚設(shè)備，將普通匯聚設(shè)備作為L(zhǎng)2/L3橋接設(shè)備，傳輸路徑為接入-匯聚-接入，跳點(diǎn)更少、接入距離更貼近用戶。L2/L3設(shè)備上行采用口字型組網(wǎng)，單端口逐步滿足400G以上的大容量設(shè)備，滿足5G帶寬需求。

匯聚層采用Mesh組網(wǎng)，帶寬支持400G或1T；接入層仍以環(huán)網(wǎng)形式接入，帶寬支持單環(huán)40G或100G。

3.2 SPN化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

SPN（分片分組網(wǎng)）是在物理層、鏈路層和轉(zhuǎn)發(fā)控制層采用新技術(shù)，提出5G承載全新技術(shù)和架構(gòu)，具備大帶寬、低時(shí)延、靈活智能等特點(diǎn)。

SPN新傳輸平面技術(shù)具備三個(gè)特點(diǎn)：第一，面向PTN演進(jìn)升級(jí)、互通及4G與5G業(yè)務(wù)互操作，需兼容現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)功能；第二，面向大帶寬和靈活轉(zhuǎn)發(fā)需求，需進(jìn)行多層資源協(xié)調(diào)和融合L0～L3能力；第三，面向超低時(shí)延與垂直行業(yè)，需支持軟、硬隔離切片和融合TDM、分組交換能力。

SPN架構(gòu)包括切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）、切片傳送層（STL）等組成，其中切片分組層是實(shí)現(xiàn)分組數(shù)據(jù)的路由處理、切片通道層是實(shí)現(xiàn)切片以太網(wǎng)通道的組網(wǎng)處理和切片傳送層是實(shí)現(xiàn)切片物理層編解碼及DWDM光傳送處理。

下一代傳輸網(wǎng)以5G承載為核心，兼顧家客、集客業(yè)務(wù)綜合承載，SPN是打造未來(lái)統(tǒng)一高效綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

2G、3G、4G移動(dòng)通信主要支持語(yǔ)音、短信、視頻等通信服務(wù)，而5G不僅滿足超高流量需求、高強(qiáng)度的連接需求和更高可靠低時(shí)延需求，而且還是面向未來(lái)數(shù)字世界的強(qiáng)大基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。因此本文結(jié)合具體的業(yè)務(wù)需求，提出了5G承載網(wǎng)傳輸解決方案，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化和SPN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足大帶寬、差異化時(shí)延、超高精度時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)切片及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進(jìn)的需求。