鄒洪強(qiáng)，王迎春

(1 中國移動通信集團(tuán)公司，北京 100033；2 中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080)

1 背景

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提上了日程，但面對5G需求，傳送網(wǎng)面臨著巨大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法有效滿足5G網(wǎng)絡(luò)承載需求。為此，應(yīng)對無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新業(yè)務(wù)、新場景等要求，更好的提高網(wǎng)絡(luò)承載效率，需加快研究承載5G的傳送網(wǎng)相關(guān)新技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)方案。

2 中國移動承載TD-LTE的傳送網(wǎng)方案

中國移動無線回傳方案均采用PTN承載，各省回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和核心網(wǎng)部署位置不同而稍有區(qū)別。大部分省份采用省集中方式，核心網(wǎng)統(tǒng)一部署在省會城市；部分省份采用區(qū)域集中或地市集中方式，但均部署在兩個以上不同物理位置的機(jī)房，以確保節(jié)點安全。其中集中在省會城市或區(qū)域中心的需通過城域傳送網(wǎng)和省干連接至LTE的核心網(wǎng)，對于部署在地市中心的均通過城域傳送網(wǎng)承載。

城域傳送網(wǎng)PTN網(wǎng)絡(luò)組織普遍采用核心、匯聚和接入三層架構(gòu)，部分大地市有多層匯聚，一般接入層和匯聚層采用環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，部分骨干匯聚層和核心層采用口字型組網(wǎng)；省干一般采用口字型組網(wǎng)方式。

為了確保網(wǎng)絡(luò)安全，每個地市選擇2個核心層PTN節(jié)點作為地市出口節(jié)點，通過OTN連接到省會城市核心層PTN出口節(jié)點。地市城域PTN與省干PTN網(wǎng)絡(luò)采用UNI對接方式，可以異廠家互通。

S1業(yè)務(wù)基于IP尋址轉(zhuǎn)發(fā)，省干和地市核心PTN提供L3 VPN對業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度。對于X2業(yè)務(wù)則通過地市核心PTN的L3 VPN直接進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度，不再迂回至省干網(wǎng)絡(luò)。

4G業(yè)務(wù)采用L2+L3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，匯聚層采用L2組網(wǎng)，在地市核心層匯聚樞紐節(jié)點配置L2/L3橋接功能，完成業(yè)務(wù)的三層轉(zhuǎn)發(fā)。一些發(fā)達(dá)省份隨著業(yè)務(wù)量增大，已將L2/L3橋節(jié)點下沉到縣，市到縣PTN也已經(jīng)啟用了L3功能。

3 5G技術(shù)對傳送網(wǎng)的需求

3.1 5G技術(shù)要求

根據(jù)5G技術(shù)要求，主要滿足以下幾種場景的需求：連續(xù)廣域覆蓋和熱點 容量場景主要滿足2020年及未來的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，也是傳統(tǒng)的4G主要技術(shù)場景，定義其為增強(qiáng)型移動寬帶eMBB；低功耗、大連接和低時延、 可靠場景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，是5G新拓展的場景，重點解決傳統(tǒng)移動通信無法很好支持地物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應(yīng)用；其中大連接和低時延定義為物聯(lián)網(wǎng)mMTC，超低時延高可靠定義為uRLLC。上述三種典型應(yīng)用場景對終端上網(wǎng)峰值速率、單位面積終端連接數(shù)量、低時延高可靠通信均提出了相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。其相應(yīng)的指標(biāo)相比4G都有很大提升，具體如表1所示。

為滿足以上指標(biāo)要求和場景，無線網(wǎng)和核心網(wǎng)均發(fā)生了較大的變化，具體體現(xiàn)在如下幾點。

3.2 5G無線網(wǎng)對傳送網(wǎng)的需求

3.2.1 高容量

5G時代將以“用戶體驗”為中心，帶寬需求急劇提升，對傳送網(wǎng)帶來了很大挑戰(zhàn)。

（1）流量增長：移動通信網(wǎng)絡(luò)流量每年增長61%，五年增長10倍；在集會、賽事等熱點情況下的高密接入，也需能夠滿足服務(wù)質(zhì)量，區(qū)別于4G的盡力而為。

（2）異構(gòu)建網(wǎng)：無線接入異構(gòu)建網(wǎng)，宏站使用3.5 GHz低頻提供連續(xù)覆蓋，與4G宏站共址，數(shù)量與4G宏站相同或略有增加；小站使用高頻提升接入容量，主要用于熱點覆蓋，按需局部部署，非連續(xù)覆蓋。

（3）低頻頻譜：6 GHz之下低頻部分為5G分配新的3.5 GHz頻譜（中國可用頻譜資源3 300～3 600 MHz，假定每運營商100 MHz），基站帶寬均值：1.2 GHz×3 = 3.6 GHz，峰值：7.6 GHz（單扇區(qū)達(dá)到峰值，其他扇區(qū)均值）。

（4） 高頻頻譜：6 GHz之上高頻部分頻譜尚在討論中，因無法解決室內(nèi)覆蓋及障礙物遮擋問題，更多用于視距通信，具體應(yīng)用場景存在較大的不確定性，需進(jìn)一步跟蹤。

3.2.2 低時延

根據(jù)3GPP定義，URLLC場景下空口時延低至1 ms，而單向端到端時延為2～5 ms，時延相對4G降低一個數(shù)量級。典型場景的時延可參考表2。

3.2.3 高可靠

云化和池化對承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求提高，部分業(yè)務(wù)要求近乎100%的可靠性，相較于4G有很大提升。具體體現(xiàn)在：

（1）多GW池備份，云化的GW物理位置動態(tài)可調(diào)，災(zāi)難快速恢復(fù)，到不同位置GW靈活可達(dá)，均要求承載網(wǎng)絡(luò)多路徑、多層次協(xié)同保護(hù)；

表1 5G技術(shù)指標(biāo)要求

（2）隨著Cloud B的按需部署，部分BBU集中布放，一旦故障，影響范圍廣，對可靠性提出更高的要求，需要支持BBU容災(zāi)備份，即BBU池化，當(dāng)RRU歸屬的BBU故障后，可以實時切換歸屬到其他BBU；

（3）根據(jù)802.1CM標(biāo)準(zhǔn)定義，RRU-BBU間需要支持點到點、點到多點、多點到多點的通信模型，即提供靈活的轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度能力；

（4）BBU部分非實時功能（例如PDCP）虛擬化，上移到MCE集中部署，也帶來池化容災(zāi)訴求。

表2 典型場景的時延

3.2.4 靈活性

為滿足潮汐效應(yīng)等導(dǎo)致的流量波動，5G承載網(wǎng)需支持靈活轉(zhuǎn)發(fā)，支撐全網(wǎng)資源靈活調(diào)度，需承載網(wǎng)具有靈活調(diào)整、快速調(diào)度功能。具體體現(xiàn)在：

（1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，靈活分配BBU、MCE、GW等資源，承載網(wǎng)支持靈活轉(zhuǎn)發(fā)，支撐全網(wǎng)資源靈活調(diào)度，滿足潮汐效應(yīng)等導(dǎo)致的流量波動；

（2）需要支持流量的靈活路徑調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載動態(tài)均衡；

（3）由于網(wǎng)絡(luò)開放、可編程，支撐新增業(yè)務(wù)快速部署；

（4）支持組播能力，要求在災(zāi)難/自動駕駛等場景下，信息快速推送。

3.2.5 差異化

5G多樣化場景提出了“網(wǎng)絡(luò)切片”需求，承載網(wǎng)需感知業(yè)務(wù)，針對不同業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)。

（1）根據(jù)5GMF要求，需要對業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，以區(qū)別對待，QoS分類策略；

（2）承載網(wǎng)需要感知應(yīng)用業(yè)務(wù)流信息，并進(jìn)行分類，以便針對不同業(yè)務(wù)流需求，提供定制化服務(wù)，確保E2E質(zhì)量；

（3）承載網(wǎng)需要能夠針對業(yè)務(wù)的分類標(biāo)識信息進(jìn)行調(diào)度，例如優(yōu)先級。

3.2.6 結(jié)構(gòu)調(diào)整

基站間協(xié)同及無線網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)也需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

（1）基站間協(xié)同引入東西向流量。5G無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變，基站間將會深度協(xié)同；一方面，站間東西向流量帶寬顯著提升；另一方面，站點間的協(xié)同提出了時延達(dá)到1ms的指標(biāo)水平的要求，基站聯(lián)合發(fā)送提出了±400 ns的時間同步要求。為滿足5G要求，承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將發(fā)生改變。

（2）BBU重構(gòu)為CU和DU，從一級前傳變化為前傳+中傳，前傳帶寬變大，從10 G接口變成更高速率接口（目前比較通用的說法為25 G）。

3.3 5G核心網(wǎng)對傳送網(wǎng)的需求

由于5G場景需求，針對不同的應(yīng)用場景，核心網(wǎng)部署位置也有所不同：

（1）eMBB：對于此類業(yè)務(wù)，其主要特征為大吞吐量，主要應(yīng)用為手機(jī)類，為減少省干承載網(wǎng)絡(luò)流量壓力，建議部署在城域網(wǎng)核心層；

（2）mMTC：此類業(yè)務(wù)主要特征是大連接，應(yīng)用如智能抄表等NB-IoT類業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)量較小，對時延、可靠性等要求不高，只是連接數(shù)較多，為減少部署數(shù)量，一般建議按省或區(qū)域部署；

（3）uRLLC：主要特征是低時延、MEC局部存儲及計算，典型應(yīng)用為AR/VR、自動駕駛等IoT業(yè)務(wù)，對時延和可靠性要求較高，為了滿足低時延需求，最好貼近用戶，建議部署在匯聚層節(jié)點。

不同的應(yīng)用場景，核心網(wǎng)部署位置也有所不同，相應(yīng)對傳送網(wǎng)的需求也有所不同。

總之，目前5G仍處于研究階段，無線網(wǎng)和核心網(wǎng)尚有諸多方案尚未確定，導(dǎo)致對傳送網(wǎng)的需求仍無法明確，部分待定問題直接影響傳送網(wǎng)的技術(shù)方案和解決思路，本文將對重點內(nèi)容進(jìn)行討論，對于未定因素暫不考慮。

4 5G承載網(wǎng)絡(luò)方案

4.1 概述

為提高無線基站間協(xié)同能力，預(yù)計將CU和DU分離設(shè)置，根據(jù)其目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，其承載分為三段。

（1）RRU-DU：定義為前傳，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為星狀連接，目前暫時確定為N×25Gbit/s帶寬需求，單點失效對業(yè)務(wù)影響較??；

（2）DU-CU：為新增承載段落，定義為中傳，其單節(jié)點速率在幾百兆至吉比特級別，可靠性要求較高；

（3）CU-核心網(wǎng)：該部分統(tǒng)稱為回傳網(wǎng)絡(luò)，對承載網(wǎng)的要求和中傳類似，可靠性要求更高，帶寬流量更大。

根據(jù)以上分析，結(jié)合對傳送網(wǎng)的承載需求，DU-CU和CU-核心網(wǎng)段落均為需收斂、流量大、可靠性要求高，其承載方案相對一致，故此將以上兩段統(tǒng)一歸并到回傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行論述?？傊?，傳送網(wǎng)的解決方案可歸納為前傳（RRU-DU）和回傳（包括DU-CU和CU-核心網(wǎng)段）兩個部分。

4.2 前傳

5G前傳速率的提升，為傳輸承載網(wǎng)絡(luò)帶來了挑戰(zhàn)，其組網(wǎng)模式適宜采用點到多點的星狀組網(wǎng)，具體說來有幾種解決方案：

（1）光纖直驅(qū)。直接采用光纖直連，點到點組網(wǎng)，可實現(xiàn)快速低成本的部署，但光纖資源消耗大；也可以通過RRU級聯(lián)來減少光纖資源的消耗。該方案最大的特點是部署成本比較低，但受限于末端光纖資源和傳輸距離，只適用于小范圍。中國移動在末端的管道和光纖資源仍有部分地區(qū)受限，如果采用此方案，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)部署是極大挑戰(zhàn)，則需提前進(jìn)行機(jī)房、管道、光纜等基礎(chǔ)資源儲備。

（2）WDM方案。采用無源合分波+彩光直驅(qū)方案，無線基站采用彩光口，傳送網(wǎng)部署合分波設(shè)備；該方案可解決光纖資源問題，但需提前規(guī)劃無線基站的彩光口，避免波長沖突，但仍無法解決長距離傳輸問題，只能在小范圍拉遠(yuǎn)使用。

（3） OTN方案。在RRU和DU間部署OTN網(wǎng)絡(luò)，可采用環(huán)形、樹形和MESH型等多種方式組織網(wǎng)絡(luò)；該方案組網(wǎng)靈活、可管可維性強(qiáng)、安全可靠性高、對光纖資源消耗較少等優(yōu)點，但存在投資較高、部署地點條件要求高、維護(hù)要求高等問題。

（4）WDM-PON技術(shù)。WDM PON提供了豐富的帶寬、時延小并且安全性好，能很好的滿足5G基站前傳的帶寬需求，但目前業(yè)界WDM-PON尚缺成熟商用技術(shù)，器件成本高昂，大規(guī)模應(yīng)用需要降低系統(tǒng)成本和無色ONU技術(shù)。

總之，以上方案各有優(yōu)缺點，且部分技術(shù)尚未成熟，中國移動正在結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)情況，推動各種傳送技術(shù)成熟，根據(jù)以上技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)成熟和投資效益等情況，選擇合適的建設(shè)方案。

4.3 回傳

針對5G回傳，目前比較典型的有3種解決方案：

4.3.1 PTN及第二代PTN承載方案

中國移動現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署了大量的PTN設(shè)備，采用PTN設(shè)備直接承載5G，可以滿足5G承載需求，只是對于低時延、橫向流量、網(wǎng)絡(luò)切片方面仍有待進(jìn)一步改善。除此之外，繼續(xù)研發(fā)第二代PTN設(shè)備，是在第一代PTN設(shè)備基礎(chǔ)上升級改造，第二代PTN主要基于FlexE（接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）和SR（源路由技術(shù)）、SDN為核心的分組承載技術(shù)，其具有以下特點：

（1）業(yè)務(wù)層：采用SDN L3+SR的業(yè)務(wù)組網(wǎng)，滿足業(yè)務(wù)靈活調(diào)度要求；通過L3為東西向流量提供低時延，通過FlexE交叉或者光層直通提供低時延轉(zhuǎn)發(fā)通道；

（2）通路層：基于FlexE的接口和端到端組網(wǎng)能力，提供網(wǎng)絡(luò)分片和低時延應(yīng)用；

（3）物理層：接入層采用25 GE/50 GE組網(wǎng)，核心匯聚采用高速率以太或者以太+DWDM組網(wǎng)，也可OVER在現(xiàn)有100 G OTN平臺上；

（4）設(shè)備：采用一套融合設(shè)備，延續(xù)現(xiàn)有PTN技術(shù)，可與現(xiàn)網(wǎng)兼容；演進(jìn)路線參見圖1：從第一代傳統(tǒng)PTN—支持FlexE接口的PTN—支持FlexE通道層的PTN—第二代PTN（完全基于FlexE接口和網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)的PTN）；第二代PTN與傳統(tǒng)第一代PTN已經(jīng)完全不兼容，在第二步和第三步設(shè)備的中間演變過程中逐步走向第二代PTN；

（5）成本：單純從芯片來看，F(xiàn)lexE接口技術(shù)延續(xù)以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，價格優(yōu)勢明顯；但FlexE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍未規(guī)范，芯片及產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟，價格成本仍無法估算；引入的SR和SDN技術(shù)尚未估算。

但FlexE和SR均未在PTN上應(yīng)用，其存在以下特點：

（1）FlexE網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)：FlexE網(wǎng)絡(luò)層時隙交叉技術(shù)可減少中間穿通通道轉(zhuǎn)發(fā)時延，但現(xiàn)網(wǎng)卻很少有單一的穿通節(jié)點，因此減少的時延在實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中仍無法真正有效實現(xiàn)；

（2）FlexE接口技術(shù)：可實現(xiàn)對PTN統(tǒng)計復(fù)用的管道進(jìn)行硬管道分離，滿足網(wǎng)絡(luò)分片需求，但目前的管道只能按照5G帶寬倍數(shù)進(jìn)行分配，所以對5G承載應(yīng)用來說，仍不能滿足5G網(wǎng)絡(luò)切片帶寬的靈活性需求；

（3）FlexE接口支持的帶寬捆綁：可有效提升系統(tǒng)容量，該方式可解決目前超100G PTN系統(tǒng)難題，同時也滿足長距離傳輸要求；

（4）SR：SR源路由技術(shù)可解決目前PTN L3 VPN靜態(tài)配置的復(fù)雜性，通過源節(jié)點計算路由自動進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，由現(xiàn)在集中計算方式轉(zhuǎn)換為分布式計算路由方式，提升了計算效率，但同時也對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點帶來了更多挑戰(zhàn)，支持三層的第二代PTN設(shè)備均能自動更新網(wǎng)絡(luò)情況，尤其首節(jié)點需要計算路由，同時為實現(xiàn)保護(hù)、OAM管理等功能，和二層對接的首節(jié)點功能需求較高，現(xiàn)有的產(chǎn)品均無法支持，需要新部署網(wǎng)元。

總之，該方案在技術(shù)實現(xiàn)上有一定優(yōu)勢，但在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、產(chǎn)品成熟度、網(wǎng)絡(luò)成本、維護(hù)管理等方面尚有欠缺，如果引入該方案，需大力推動產(chǎn)品和芯片等技術(shù)的成熟，同時現(xiàn)網(wǎng)需要重新部

圖1 PTN設(shè)備演進(jìn)路線示意圖

AbstractEveryone knows 5G is coming, however, the transport network is facing huge challenges that the existing network is unable to satisfy the requirements of 5G. Therefore, in order to meet the demand of the new wireless technologies, new services and new scenes with better load bearing efficiency, the research of new transport network technologies and the plan of network construction should be accelerating.

Keywords5G； requirement； transport network； solution署一張第二代PTN新平面，存在一定的投資和研發(fā)風(fēng)險。

4.3.2 OTN支持三層的承載方案

隨著流量的劇增，采用OTN/WDM也是一個很好的解決方案，但需對傳統(tǒng)的OTN設(shè)備改進(jìn)，形成新的設(shè)備形態(tài)，才能更好地滿足5G承載需求。通過采用分組+光融合的設(shè)備形態(tài)可以實現(xiàn)對5G的承載需求：

（1）在接入層采用IP加光融合一體設(shè)備，業(yè)務(wù)流量經(jīng)過接入傳輸設(shè)備時，僅對需要接入或落地的業(yè)務(wù)波長進(jìn)行電層處理，其它業(yè)務(wù)波長直接在光層穿通，實現(xiàn)業(yè)務(wù)一跳直達(dá)。S1流量上送到接入設(shè)備做封裝等分組化電處理，轉(zhuǎn)成光層信號一跳直達(dá)接入?yún)R聚設(shè)備，光層穿通沿途上的接入設(shè)備。如此能有效降低傳輸時延，時延主要花費在光纖距離和首尾兩端接入設(shè)備的電層處理。東西向流量（諸如X2、基站CoMP等類似業(yè)務(wù)）的處理類似于S1流量，從接入設(shè)備光層一跳到達(dá)接入?yún)R聚設(shè)備，接入?yún)R聚設(shè)備再做L3層轉(zhuǎn)發(fā)東西向流量給其它目的基站。

（2）對于低時延業(yè)務(wù)，在配置承載轉(zhuǎn)發(fā)路徑時可以采用低時延選路策略，優(yōu)選最小轉(zhuǎn)發(fā)時延路徑來承載低時延業(yè)務(wù)，每一段光纖的時延可以通過發(fā)送檢測報文預(yù)先測量得知以供最小時延路徑的選路策略使用。

（3）利用光網(wǎng)絡(luò)硬管道特性，可以很好地隔離不同安全要求的業(yè)務(wù)。同時，光波長可以作為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的物質(zhì)基礎(chǔ)，通過不同波長實現(xiàn)針對多種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片，比如移動增強(qiáng)寬帶eMBB、超低時延可靠業(yè)務(wù)uRLLC和海量物聯(lián)網(wǎng)mMTC等。

（4）在匯聚層和核心層，沿用現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)與光網(wǎng)絡(luò)雙平面組網(wǎng)架構(gòu)，并部署控制器和編排器，用于兩個平面的協(xié)同，包括拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)自動建立、帶寬動態(tài)調(diào)整、跨域協(xié)同等。

但是目前融合光的分組設(shè)備和SDN技術(shù)尚未成熟，現(xiàn)網(wǎng)部署仍有一定距離，近期可通過提升系統(tǒng)帶寬和采用OTN+PTN方式滿足帶寬和切片需求；另外，由于5G建設(shè)初期，各種行業(yè)應(yīng)用尚不普及，三層下沉需求不明顯，可沿用現(xiàn)有配置方式實現(xiàn)三層轉(zhuǎn)發(fā)，未來根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求和設(shè)備技術(shù)發(fā)展情況有節(jié)奏的引入。

4.3.3 簡化的路由器承載方案

直接采用路由器可以滿足三層下沉需求，但時延、高帶寬、網(wǎng)絡(luò)分片等也需要提供新的解決思路和方案。所以，可將路由器進(jìn)行簡化，并結(jié)合波分技術(shù)可實現(xiàn)5G承載需求，但該方案很明顯和方案二類似，在此不在贅述。

5 小結(jié)

總之，5G新技術(shù)、新業(yè)務(wù)等的演進(jìn)給傳送網(wǎng)帶來巨大的挑戰(zhàn)，同時也是難得的機(jī)遇。一方面要關(guān)注需求和業(yè)務(wù)發(fā)展變化，一方面要跟蹤和推動傳輸新技術(shù)演進(jìn)，在兼顧現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的同時，研發(fā)符合未來發(fā)展的新技術(shù)、新產(chǎn)品，推動傳送網(wǎng)絡(luò)向開放、融合、靈活、高效的方向發(fā)展，滿足未來的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，為5G業(yè)務(wù)發(fā)展保駕護(hù)航。