王青明

（中国移动通信集团设计院有限公司新疆分公司，乌鲁木齐 830027）

1 5G网络概述

5G技术是4G技术的扩展，5G时代的来临在传输承载等方面提出了更为严格的要求，采用新的空中接口技术，提供大带宽、低时延和高精度的业务，主要的应用场景包括：增强型移动宽带（eMBB）、大规模规模机器通信（mMTC）、高可靠低时延通信（uRLLC）。三个场景都需要5G网络更加靠近用户，5G网络结构的变化，需要承载网在结构上、技术上进行优化，来满足5G网络的新挑战。5G网络是一个多场景融合网络和一个端到端的生态体系，它使万物互联成为可能，它在网络通信、承载业务、终端等领域跨越式发展和创新，提供人与人、人与物以及物与物之间自由、高速、安全的连接。因此，5G传输承载网将在网络带宽、时延及时间精度上提出更高的要求。下面将针对这些需求进行分析。

2 5G承载网的需求

2.1 带宽需求

5G网络的实现，采用的频段是3.3GHz-3.6GHz和4.8GHz-5.0GHz，提供100MHz-200MHz连续频谱，这使得5G网络基站对带宽的要求大大提高，5G基站带宽均值将超过1Gb/s，峰值更是超过10Gb/s，与4G相比，是其带宽要求的10倍。对于流量的需求，主要是因为在5G网络中，所采用的是超密集组网，而5G的站间距与4G相比较，显得更为紧密。

2.2 时延需求

5G应用场景包括：增强型移动宽带（eMBB）、大规模规模机器通信（mMTC）、高可靠低时延通信（uRLLC）三类，业务大致分为：移动通信、视频业务、云计算、智能停车、工业控制、机器人协助、电子健康、公共安全、自动驾驶、高铁和飞机等，在不同应用时延要求不同。

在3GPP标准组织所规定的5G时延的相关技术指标中，对增强型移动宽带（eMBB）应用场景的移动终端时延规定在4ms，对高可靠低时延通信（uRLLC）应用场景的移动终端时延规定在0.5ms。对端到端时延为ms量级，这就意味着5G数据机房与5G基站之间的物理距离不能超过50Km。而要达到降低时延的目的，就需要对网络的组建方式进行一定的改造和优化

2.3 高精度

5G新的帧结构要求±390ns时间同步精度，针对超高精度时钟同步，在系统上采用全面优化时钟布局，对系统内部时钟信号时延进行精确测量和补偿，提高同步系统内同步精度，要求±130ns时间同步精度，消除时钟信号同步和发送的误差；架构上采用全新时钟芯片平台方案和双时钟互备构架，为时间同步提供高稳定、高可靠的时钟源，可以承载单节点精度达到±5ns要求。

因此，在研究如何满足5G技术指标的前提下，提高接入网在复杂场景下的整体接入性能，传统网络结构已经不能满足5G需求，改变网络结构势在必行。网络结构的变化将对承载网提出新的要求，提供高效灵活的控制转发功能、支持高智能运营、开放网络接入能力和提升整体网络水平，这将是5G是商用的关键前提。

3 5G发展的承载网网络演进探讨

3.1 传输网结构扁平化，应用下移

传输网络经过Mesh化、扁平化后，能够更加灵活地实现业务的转发和调度，应对ex2横向流量的增加，减少业务的时延。

前期，三层网络可下沉到地州核心生产楼的骨干汇聚设备，将县城重要汇聚设备作为L2/L3桥接设备，传输路径为接入-汇聚-骨干-汇聚-接入，相比4G网络结构减少了跳数、接入距离较近。L2/L3设备上行采用口字型组网，单端口逐步满足100G以上的大容量设备，为5G带宽需求做准备。

后期，三层网络可下沉到县城重要汇聚设备，将普通汇聚设备作为L2/L3桥接设备，传输路径为接入-汇聚-接入，跳点更少、接入距离更贴近用户。L2/L3设备上行采用口字型组网，单端口逐步满足400G以上的大容量设备，满足5G带宽需求。

汇聚层采用Mesh组网，带宽支持400G或1T；接入层仍以环网形式接入，带宽支持单环40G或100G。

3.2 SPN化的网络结构

SPN（分片分组网）是在物理层、链路层和转发控制层采用新技术，提出5G承载全新技术和架构，具备大带宽、低时延、灵活智能等特点。

SPN新传输平面技术具备三个特点：第一，面向PTN演进升级、互通及4G与5G业务互操作，需兼容现有PTN网络功能；第二，面向大带宽和灵活转发需求，需进行多层资源协调和融合L0～L3能力；第三，面向超低时延与垂直行业，需支持软、硬隔离切片和融合TDM、分组交换能力。

SPN架构包括切片分组层（SPL）、切片通道层（SCL）、切片传送层（STL）等组成，其中切片分组层是实现分组数据的路由处理、切片通道层是实现切片以太网通道的组网处理和切片传送层是实现切片物理层编解码及DWDM光传送处理。

下一代传输网以5G承载为核心，兼顾家客、集客业务综合承载，SPN是打造未来统一高效综合业务传输网络的优选方案。

4 结束语

2G、3G、4G移动通信主要支持语音、短信、视频等通信服务，而5G不仅满足超高流量需求、高强度的连接需求和更高可靠低时延需求，而且还是面向未来数字世界的强大基础设施平台。因此本文结合具体的业务需求，提出了5G承载网传输解决方案，网络结构扁平化和SPN网络结构，满足大带宽、差异化时延、超高精度时间同步、网络切片及未来网络持续演进的需求。