王迎春

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

中国移动城域传送网网络演变之路

王迎春

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

面对急剧变化的业务需求，中国移动城域传送网该何去何从？本文从网络结构、新技术演进等方面进行了分析和研究，并提出了其网络演进思路和方案，供网络规划建设人员参考。

城域传送网；网络结构；新技术

王迎春毕业于南京邮电

学院通信工程专业，教授级高级工程师，中国移动通信集团设计院有限公司资深专家，中国移动网络领域专家组成员之一。长期致力于有线通信网络的技术研究、方案咨询、规划设计、标准制定等工作，主持完成了多项国家级、省部级通信工程项目的规划设计，共获得2个国家级、4个省部级奖项；参与编制了2项国家标准、3项行业标准和多项企业标准规范，发表了多篇专业技术论文。

1 背景

新型业务层出不穷，互联网迅猛发展，逼迫运营商进行转型，作为承载各种业务的基础网络传送网将面临更严峻的挑战和困境，是在已有的网络和技术上进行修补调整，还是打破传统来个天翻地覆的改变？这些都给传送网络建设者带来了困惑和迷茫。本文将基于中国移动传送网网络现状，结合新的业务需求、新的技术发展，探讨城域传送网的演进之路。

2 中国移动城域传送网网络现状

中国移动的城域传送网网络架构是基于历史演进而来的，最初主要承载2G回传业务，形成了接入、汇聚和核心三层环网为主的架构，后期随着业务量的增加，核心层逐步演变成半网状或网状；相应光缆的建设也基于环网结构为主、链路为辅的方式。

2.1 接入层

2G基站回传时，接入层主要满足2G业务，为了确保安全，主要采用SDH/MSTP环网结构，随着无线基站的不断增补，接入环上不断插点扩容，形成了多达10个以上的超大接入环，后期经过不断改造和优化，目前基本控制在10个以内；3G和4G时代，主要采用PTN技术组网，环上节点数量也有所减少。

2009年随着中国移动全业务牌照的发放，部分省份为了应对竞争压力，开始大力发展家庭宽带业务，规划和建设了综合业务接入区，形成了以树状为主的全业务接入光缆，主要选用PON技术组网。

集客业务也是随着全业务的牌照发放不断发展。对于不同客户等级和安全性要求，选用不同的承载方案：对于A/B类集客业务，主要采用基站回传的网络进行接入；对于C类客户，首选采用PON网络承载，对于PON尚未到达或要求较高的客户，可采用基站回传网络承载。

基站回传网络和综合业务接入区的有线接入网络，由于两者用途、接入节点、覆盖范围、建设周期、安全要求、维护管理等的不同，两张网络（包括光缆和系统）均一直在独立发展和演进，目前大部分省份基本形成两张光缆网、两张接入网的局面。

2.2 汇聚层

不同业务采用不同的承载方式，基站回传和集客业务采用环网结构，目前基本都是2（核心节点）+4/6（汇聚节点）结构；家宽业务主要是解决OLT至BRAS/交换机之间的传输，目前有3种方案：光纤直连、OTN、PTN；各地市根据自有资源来灵活选择。

2.3 核心层

核心层基本保持网状或半网状结构不断演进，随着技术进步，不断更新换代系统，以不断满足日益增加的带宽需求。为满足4G回传需求，PTN在核心层开启了三层功能；同时为了满足大容量需求，基本都部署了WDM/OTN系统；目前的核心层基本都是双节点、多平面的结构。

3 业务发展需求

3.1 基站业务承载需求

基站业务仍是中国移动的重要业务，4G已经基本部署完毕，5G也已提上日程，移动互联网的发展更驱使无线覆盖更密、更广、更深，相应其对传送网的要求发生了天翻地覆的变化，根据3GPP给定的5G指标如表1所示。

根据表1可以看出，在网络功能和性能方面，要求满足密集覆盖（相比4G覆盖半径更小，密度更大）、超大带宽（峰值带宽将达到10 Gbit/s或20 Gbit/s）、超低时延、网络分片、灵活连接、横向流量、智能运维等需求；在网络结构上，无线网络分为三级结构：CU/DU/RRU，其中DU-RRU之间带宽目前一般认为达到 25 Gbit/s或 50 Gbit/s。

3.2 家庭宽带业务承载需求

家庭宽带业务是一个端到端的概念，传输承载只是末端接入的一部分，根据国家政策和中国移动发展策略，近期大力发展家庭宽带业务，要求以“百兆起步，千兆示范”为基础，建设基于FTTH的有线接入网，并大力发展大视频等业务。

为适应提速和业务发展需求，要求传送网网络具有：广泛覆盖（光纤到重要乡镇）、高速接入、快速开通、提速便捷、网络灵活易扩展等特性，以适应未来业务的快速发展需求。

3.3 集团客户业务承载需求

集客业务的需求多种多样，但中国移动的集客服务仍处于起步阶段，在网络准备和应用上远远不能满足客户需求，仍需在性能方面（如时延、可靠、带宽等，部分有分组长、协议等）、广域覆盖、快速开通、具有端到端维护管理等进一步提升，以满足各类集客业务需求。

表1 5G指标要求

4 新技术及展望

中国移动城域传送网中主要采用的新技术有WDM/OTN、PTN和PON技术，分别对应不同的应用场景，不同技术的发展和演进也将对网络造成影响。

4.1 WDM/OTN

WDM/OTN主要实现扩展带宽、电路复用、光层保护、提升网络安全等方面的作用，在城域网中集中部署在核心和汇聚层。随着带宽需求增加，100 Gbit/s WDM/OTN已经开始大规模部署；超100 Gbit/s (200 Gbit/s或 400 Gbit/s)平台目前已经有商用案例，但尚未大规模使用，在城域网内，未来在数据中心间可能会有超100 Gbit/s WDM/OTN的需求。

随着5G的建设，会出现满足前传需求的25 Gbit/s或 50 Gbit/s波分设备，放置在RRU端的小设备具有波数少、集成度高、支持远程供电、支持室外安装的前传专用波分设备。

集客大容量需求越来越多，未来可能会出现高带宽少波数的桌面式集成小型化波分设备，满足集客拉远需求。

4.2 PTN

PTN是目前承载分组业务的一种主要技术，但在支持网切分片方面仍存在问题，可行的方案是可采用信道化进行业务隔离，目前可用的技术包括Flexible Ethernet技术和POTN技术等。

Flexible Ethernet是基于接口通道化实现网络分片的一种技术，其定义为以太网L2/L1层之间的中间层，支持将多个速率的PHY捆绑在一个MAC层以提供更高速率的Bonding方案，满足超密集区域灵活大带宽承载需求；可以实现用户侧接口速率按需配置，不同接口之间业务相互隔离，当前配置颗粒度为5 Gbit/s，在下一代Flexible Ethernet标准中将达到1 Gbit/s颗粒度；可以通过专用硬管道来保证服务质量和安全，提供低时延解决方案；未来还将不断与网络新技术相融合，支持承载网持续演进和5G业务的发展。

POTN信道化接口是PTN在链路层采用OTU封装的一种接口技术。POTN设备上所有的分组颗粒及ODU颗粒（甚至是其他颗粒）均通过切片进入统一交换平台处理，实现全业务全无阻集中交换。

4.3 PON

PON技术凭借其点到多点的网络架构及无源特征带来的诸多优势，成为FTTx领域最受青睐的解决方案；随着PON网络的规模应用和全业务运营的快速发展，中国移动已将PON作为一体化皮基站和飞基站的回传网络的主要技术之一。

随着家宽提速需求，下一代PON的演进可分为两个阶段：10 Gbit/s PON（XG PON和XGS PON）和NG PON2。10 Gbit/s PON属于PON的中期演进，其中XG PON为下行10 Gbit/s、上行2.5 Gbit/s；而XGS PON为上下行对称10 Gbit/s PON。NG PON2则被视为远期发展的解决方案，包含TWDM PON和PtP WDM PON两部分。

由于产业链、技术成熟度、成本以及带宽驱动力等原因，在未来3-5年，WDM-PON在FTTH场景中规模部署的可能性较少，但在5G前传网络中，WDMPON可能存在一定机会。

4.4 SDN

SDN是为了适应业务快速发展变化、灵活调度、实现端到端管理和维护的一种新兴技术，通过将网络的控制平面与转发平面、硬件和软件的分离，实现集中控制的软件平台控制底层硬件，确保对网络资源灵活的按需调配，以实现快速部署业务和网络创新。

到目前为止，SDN可以实现业务快速发放、运维能力提升两方面功能，但仍未达到设想的转发和控制分离、按需调度电路、快速适配各种业务需求的核心能力，为适应未来IT和CT在传送网络中的融合，仍有很长的路要走；同时SDN技术的应用，将颠覆现有网络的设备形态、建设方式和运维模式，如按照目标网络进行建设，将是一场革命性的变革。

5 城域传送网的网络演进

面对新业务需求，结合网络现状及新技术情况，中国移动城域传送网的演进分为以下几个部分。

5.1 基础资源

光缆和机房等基础资源作为传送网建设的基本条件，直接或间接地影响网络布局和演进，对于中国移动来说，有线接入光缆网、接入和汇聚机房是网络发展的短板。

5.1.1 有线接入光缆网

由于历史原因，形成了两张接入光缆网：基站回传光缆网和宽带接入光缆网，随着网络的建设，基站回传光缆网的光纤芯数已经基本用完，光纤质量也在逐年下降，面临着新一轮的建设高潮。为避免两张光缆网同时建设的困境，未来网络应以宽带接入光缆网为主，尤其5G时代的前传网络，应充分利用综合业务接入区的现有光缆和管道资源，统筹考虑5G网络的规划建设，合理布局5G基站；同时，也应不断新建、补扩建综合业务接入区内的光缆资源，不断贴近各种业务接入点；确保光缆网络覆盖的范围和密度，满足越来越密集的业务接入点需求。

5.1.2 综合业务接入和汇聚机房

中国移动早期建设的宏站机房，大部分已经划分给铁塔公司，只保留了少量局房资源，且大部分机房已经不具备装机条件（机位、电源等），因此接入机房成为未来全业务发展的短板；应结合综合业务接入区的划分和基站、集客、家宽的节点分布情况，不断增补综合业务接入机房，满足未来业务的发展情况。

汇聚机房的建设需要多年的沉淀和积累，中国移动目前基本按照一个综合业务接入区至少一个汇聚机房考虑；但在实际网络建设中，受各种条件限制，机房规模和配套资源仍无法满足业务发展需求；随着5G时代CU和DU的部署，现有的汇聚机房将面临新的挑战；因此，现阶段应提前规划和储备汇聚机房，满足未来5G及家宽、集客业务发展需求。

5.2 网络架构及系统

网络结构是搭建系统的核心，但网络结构的设计离不开基础资源和设备技术水平，为充分利用现有资源，网络架构基本仍按照三层模式，但每层组网结构和系统搭建有所调整或演进。

5.2.1 接入层

5.2.1.1 基站业务

5G时代的基站形态多种多样。

（1）5G拉远站：属于新兴模式，根据目前推测，RRU可能部署在任何一个可能的地点，DU可能部署在现有宏站机房或综合接入机房，CU可能部署在汇聚机房，核心网可能会根据业务类型部署在地市中心或省中心、全国中心；因此该类型的承载方案将分为如下内容：

RRU-DU之间的前传：由于前传速率初步确定为25 Gbit/s或50 Gbit/s，因此其承载可选的方案有光纤直连、WDM-PON和小型化集成波分设备；为充分利用现网资源和管理维护的方便，建议RRU归属DU应在一个综合业务接入区内，并能结合综合业务接入区的路由、光纤等统一规划，形成一张统一接入各种业务的光缆网。

DU-CU之间的传输：单个DU带宽在几百兆至几十吉比特之间，对网络安全要求较高，适合采用PTN环网，容量应为100 Gbit/s或50 Gbit/s、40 Gbit/s，未来根据环网节点数量和带宽需求选择。

CU至核心网之间的回传：在城域传送网内属于汇聚节点至核心节点间的传输。

（2）微站、皮站和飞站：对于一体化的小微站，可继续沿用4G时代的解决方案，采用PON技术或拉远的小PTN设备进行接入，一般采用星状组网。

5.2.1.2 集客业务

集客业务按照安全等级要求，可分为A、B、C类，业务颗粒从2 Mbit/s、155 Mbit/s至10 Gbit/s、50 Gbit/s、100 Gbit/s不等，下面分类描述其解决方案。

（1）安全性要求较高、小颗粒（小于10 Gbit/s）的重要集客业务，可采用PTN方式连接，可与现有基站接入环共用系统，有条件的也可单独组织网络，采用双星方式组网。

（2）安全性要求不高、小颗粒（小于10 Gbit/s）的一般集客业务，可采用PON网络直接承载。

（3）大颗粒（大于10 Gbit/s）的集客业务，宜采用波分拉远方式，对于重要集客业务采用双路由确保安全。

5.2.1.3 家宽业务

家宽基本采用PON网络承载，随着网络提速需求，不断升级到10 Gbit/s PON或NG-PON；树形的网络结构仍适用于家宽业务。

5.2.2 汇聚层

5.2.2.1 WDM/OTN组网

随着业务量急剧增加，波分下沉到汇聚点已经成为趋势，综合考虑机房条件和地理环境、光缆资源，可采用二级或一级汇聚结构，对于地理范围较广、机房条件受限、业务量较大的城市，适宜采用二级汇聚结构；相对应的覆盖范围较小、业务量较少的城市，采用一级结构即可满足业务承载需求。一般均采用环网结构，应主要以100 Gbit/s平台为主，业务量较小的地市可采用10 Gbit/s平台，业务量较大地市可适用超100 Gbit/s平台。

对于BRAS下沉或5G有横向连接需求的地市，宜通过波分层面实现跨环间的连接和疏通。

5.2.2.2 PTN组网

随着业务量增加，同时为提高网络利用效率，PTN可从目前的环网结构逐步演变到口字型或1+1链型结构，对于OTN已经下沉的城市，可采用PTN over OTN方式进行承载；系统容量可采用100 Gbit/s或超100 Gbit/s系统，对于业务量较大的地市，建议将集客和基站回传业务分系统建设，对于基站回传的PTN系统根据需求将L3下沉到汇聚节点。

5.2.2.3 其他

为了确保网络结构的清晰和管理的方便，业务接入和归属应明确清晰，汇聚节点所管辖的综合业务接入区相对固定，业务双归节点设置明确，不交叉不重复。

为满足业务多种需求，充分利用OTN和PTN的特点，针对不同业务需求，选择不同的技术承载，对于时延要求较高的业务，尽量采用口字型或链型结构，减少传输节点数量；对于有统计复用需求的采用PTN进行收敛；对于安全性要求不高的家宽业务，可采用无保护的波分承载等。

总之，汇聚层是城域传送网的核心，架构组织和部署也非常复杂，合理规划和建设，对网络未来的扩展性、灵活调度和维护管理方面都与很大影响。

5.2.3 核心层

核心层仍是大容量、高带宽、网状连接的需求，根据技术发展不断部署超100 Gbit/s OTN和PTN，采用网状组网，满足各种业务需求；在结构上无需大的调整或变更，只需跟随新技术不断提升网络承载能力。

网络结构和技术应用是未来网络发展的重点，但各个地市的业务需求、地理位置、机房条件等存在较大差异，不能统一采用一种方案解决所有问题，应结合业务需求、网状现状和技术水平，选择合适的技术和拓扑结构，实现性价比较高的网络部署和解决方案。

5.3 智能化和SDN

SDN是未来网络智能化的一种重要演进方向，目前中国移动基于PTN的SDN技术（SPTN）已经部分规范制定和实验室测试，近几年将推动现网试点和规模部署；基于OTN的SDN进展缓慢，没有需求推动力，目前仍处于前期研究阶段。根据SDN设想，未来的传送网将是支撑端到端全分布、全开放、按需定制的一张服务网络。

SDN的演进不能一蹴而就，需结合现网情况逐步推进，初期采用在已有厂家设备网管系统上叠加控制器方式实现，逐步演变到将厂家的控制器和网管融合在一起，由上层的超级控制器SC实现对诸多DC控制器的控制和协同，实现对整网的智能管控和调度。但实现SDN的功能需从设备硬件开始改变，是一场革命性的变革，真正实现SDN，其未来的路仍是比较遥远。

5.4 目标网络

图1 城域传送网目标网络架构示意图

作为整个业务基础的传送网，其目标网络应在继承现有基础上满足未来业务发展需求，总体上说来，未来的目标网络应充分利用现有资源，逐步优化调整网络结构，提升网络承载能力，适时引入新技术，推动网络向智能化发展，形成可连接万物、结构稳定、高宽灵活、智能高效的承载网；打造成一张“稳、宽、活、智”全光网，图1为城域传送网目标网络架构示意图。

6 结束语

城域传送网是整个传送网的基础，其演变之路直接影响未来业务的承载方式、业务质量、调度方式和运维管理等多个方面，为适应未来业务发展需求，城域传送网的演进应着眼于未来、立足于现在，有步骤、有节奏地进行网络的部署和建设。

The evolution of China Mobile metro network

WANG Ying-chun
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

In the face of drastic changes in new needs, where to go of China Mobile metro transmission network?This paper analyzes and studies the network structure and new technology development, and put forward the thinking and the evolution of network plan, provide the reference for the network planning and construction personnel.

metro transmission network; network structure; new technology

TN915

A

1008-5599（2017）09-0001-06

2017-06-15