吴舜

【摘要】随着移动网络的不断演进，单一语音业务承载向数据业务、实时多媒体业务等综合业务融合发展。国内三大运营商4G网络的接入传输网络基本以IPRAN和PTN为主，它们能满足网络渐进式演进的需求，在2G、3G、4G共址情况下，可以提供E1、IP等多种基站接口需求，实现一定时期内的基站深度覆盖。进入5G时代，eMBB大带宽业务、mMTC（海量连接）和uRLLC（高可靠低时延）等新业务成为5G发展的核心驱动力，现有的承载网设备不能满足大流量承载、SLA可承诺等的运营需求。基于此，本文主要对5G时代承载网的建设进行了探析。

【关键词】5G时代;承载网;建设策略

中图分类号：TN92                 文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）016-001-03

Analysis on the Construction Strategy of Carrying Network in 5G Era

Wu Shun

（Hainan Telecom Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Hainan 570203）

Abstract： With the continuous evolution of the mobile network， the single voice service bearer has developed into integrated services such as data service and real-time multimedia service. IPRAN and PTN are the main access transmission networks of 4G networks of the three major operators in China， which can meet the needs of gradual network evolution. under the condition of 2G， 3G and 4G co-location， they can provide E1， IP and other base station interface requirements， and realize deep coverage of base stations in a certain period of time. In the 5G era， new services such as eMBB large bandwidth service， mMTC （mass connection） and uRLLC （high reliability and low delay） have become the core driving force of 5G development， and the existing bearer network equipment cannot meet the operational requirements of large traffic bearer and SLA commitment. Based on this， this paper mainly discusses the construction of bearer network in 5G era.

Keywords： 5G era; Carrying network; Construction strategy

隨着网络信息和通信技术的发展和应用，5G在此阶段已逐渐深化和发展。当前的传输网络环境需要科学合理地调整。在建设5G移动通信传输网络的过程中，应根据实际情况发展5G网络。优化结构设计，不断完善城域网的PTN网络，继续跟上时代发展步伐，不断创新和改变技术及其他建设策略和方法，促进5G通信和应用技术的发展，提高人们对移动通信发展的应用和满意度，以稳定的方向推动移动通信产业的发展。5G的网络架构主要包括5G核心网、5G承载网和5G接入网，组网方案有非独立组网（NSA）和独立组网（SA）;5G时代的共建共享在NSA和SA阶段都要求实现承载网的互通，满足5G基站共享需求。NSA主要面向个人客户，业务需求主要是大带宽为主，主要的业务场景是VR/AR、4K直播、游戏加速等;SA主要面向垂直行业客户方面，业务需要除了大带宽、海量连接，更主要的是低时延和可控可管，业务场景主要有智能制造、工业互联网、智能电网、智慧港口、远程医疗、自动驾驶等。

1. 5G业务对承载网的需求

运营商省层面的承载网总体架构基本按核心层、汇聚层、接入层进行设置，在当前的移动通信网络中，数据传输业务越来越多，对承载网的压力也越来越大，承载网也随着网络的不断演变而进行技术的更新迭代。

进入5G时代，带宽和时延是核心竞争力，5G在数据传输方面也发生了一系列变化，数据的业务流向复杂、特定业务需要低时延、高可靠等。5G基站回传带宽需求大幅度提升，预计是4G基站的10倍以上，现有移动回传承载网络的容量难以满足，除此之外，5G网络的切片服务、虚拟化核心网的分布式部署架构、大容量传送、超低时延业务、高精度时间同步、快速开通、SLA可承诺、可保障能力和业务快速开通能力，对承载网提出诸多新型需求。

就目前现状来看，当前4G承载网技术体系不能满足5G网络的业务发展需求。需要结合现有成熟技术标准和5G新业务对承载网需求，在保护现有投资基础上对现有承载网进行有序优化，为开通5G业务做好网络层面的准备工作。

2. 4G/5G传输技术特点分析

2.1 中国电信

IPRAN是电信选择的4G移动回传业务承载技术，采用分组传送技术，基于IP/MPLS协议及关键技术为基础，主要面向移动业务承载并提供三层IP通道，使用动态路由协议分发标签转发业务。在应用的过程中能够实现对现有移动网络的有效承载，同时也能够为其他业务的开展提供平台，实现对网络资源的统一协调，大幅度提高移动网络的运行能力。IPRAN主要优势在于三层功能的完备和成熟，整个网络是一个路由器和交换机组成的基于IP报文的三层转发体系，包括支持全面的IPV4（IPV6）三层转发及路由功能（静态、动态）;支持MPLS三层功能、MPLS VPN功能和三层组播功能，开发性和业务调度非常灵活，尤其是IPRAN统计复用的特点，充分利用网络的带宽，在4G时代通过扩容就满足比3G时代业务量10倍增长的承载需求。

从现有承载网的技术和容量来看，IPRAN技术需要从多维度进行进行升级，为了满足大带宽、低时延、高精度同步等要求，电信引入了STN（新型IPRAN）网络及设备，STN在设备容量、带宽能力、新功能（如SR、EVPN）支持能力等方面较IPRAN都有大幅提升。STN的关键技术是引入SR和EVPN;采用全新的SR（分段路由）功能，结合SDN控制器实现网络路径的可编程能力，根据业务需求和网络状态动态调整路径，根据业务SLA实现路径优化，简化了三层转发功能;为了实现了网络切片功能，即可按需灵活组网的方式，需要设备具备增强VPN（EVPN、软切片）和灵活的以太网技术（FlexE、硬切片），FlexE具备严格的TDM调度机制，确定时延，实现SLA可承诺，网络切片技术的核心的NFV（网络功能虚拟化），NFV从传统网络中分离出硬件和软件部分，硬件由统一的服务器部署，软件由不同的NF（网络功能）承担，从而实现灵活组装业务的需求。

2.2 中国移动

PTN是移动选择的4G回传业务承载技术，采用分组传送技术，基于以太网传输架构，PTN是二层传输通道，这个通道对用户来讲是透明的，PTN的路径规划、标签分配都是静态的。在PTN网络中，对MPLS-TP技术进行了实践应用，通过对网络运行状况进行分析，明确了MPLS技术应用的实际价值，其实，它是，其应用特征包括以下几个方面：数据传输性能强大;安全可靠性强;能够省略复杂、繁琐的IP功能和信用命令;能够从控制层和客户中分离出来，独立存在，对于多种业务的承载效果良好;4G业务在传送网核心层引入L3 VPN，实现分组业务的灵活转发。

5G网络为实现基站间无缝切换和支持海量连接等功能，满足低时延业务的特性，需要减少控制面和转发面传输路径，即全网端到端L3功能，同时支持FlexE、高精度的时间同步等关键新特性;PTN网络在性能和容量上都不能满足5G业务的承载需求。

SPN（Slicing Packet Network）是中国移动在PTN基础上，提出的新一代切片分组网技术，基于以太网的传输架构，是以以太网内核为基础的新一代融合承载网络架构，具备前传、中传和回传的端到端组网能力。SPN的关键技术是引入了SR、FlexE接口和SCL层网络;SCL为网络业务和切片业务提供端到端硬隔离通道，可显著降低时延，支持网络拓扑重构和切片，满足5G业务超低时延、硬隔离切片的需求。SPN继承了PTN传输方案的功能特性，并进行增强和创新，满足5G各种新需求;采用FlexE技术，将5G大网络从逻辑上切分出独立子网和端口，同时也实现了业务速率和物理通道速率的解耦，通过端口捆绑和时隙交叉技术，轻松实现业务带宽的叠加，满足各类速率和应用的需求。

3. 5G时代承载网的建设思路

在5G 网络建设过程中，2G、3G、4G、5G 网络将会并存较长的一段时间，即使在 5G 网络的成熟期，4G 和 5G 网络仍将长期并存，协同发展。承载网以稳步推动5G建设为出发点，实际业务流量为测算依据，建设效益优先，初期以满足需求适度超前，中长期网络可平滑扩展的建设策略。

3.1 网络结构

5G承载网是为5G无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络，不仅为这些网络连接提供灵活调度、组网保护和管理控制等功能，还要提供大带宽、时延、同步和可靠性等方面的性能保障。5G承载网需要支持差异化的网络切片服务能力，网络切片涉及到终端、无线、承载和核心网，需要实现端到端协同管控。通过转发平面的资源切片和管理控制平面的切片管控能力，可为5G三大类业务应用、政企专线等业务提供所需服务等级协议（SLA）保障的差异化网络切片服务能力。

承载网按省际骨干层、省内核心层、汇聚层、接入层进行设置，采用分层组网模式。省际骨干层由集团公司统一规划建设，省内承载网各省按需进行规划建设，一般核心层采用口字型组网模式，汇聚层和接入层采用环形网模式，接入层一般采用环形组网方式，除非在光缆资源极度受限的情况下，个别DRAN站点，可采用环带链的方式。

3.2 带宽规划

5G前传主要有分布式无线接入网（CRAN）和集中式无线接入网（DRAN）两种场景，其中CRAN又分为大型、中型、小型三种部署模式，CRAN大集中一般需要CU云化和DU池化集中部署来支撑实现，DRAN一般极少数使用。

针对S111站型（64TRx），单基站峰值带宽一般为7Gbps，均值带宽为3Gbps;S222（64TRx），单基站峰值带宽一般为10Gbps，均值带宽为4Gbps。回传网络的建设需向基站负责，保证基站在达到峰值时仍能正常工作，根据地域和流量的不同，高业务流量区域一般采用50GE的接入环，每个接入环接入20-30个共享基站;偏远低业务流量区域一般采用10GE的接入环，每个接入环接入10个左右的共享基站;在接入传输环规划阶段，要与无线网紧密衔接，合理预测BBU流量，兼顾扩展性，在传输环节点BBU侧按需选用GE、10GE或25GE接口。

3.3 时间同步

当前4G时间服务器性能指标已无法满足5G承载的新要求，同时时钟同步精度主要受到外部时钟源准确性、不同网络设备时钟差异这两个因素的影响。超高精度时间同步是5G承载网关键技术之一，5G时间同步需求主要体现在基本业务时间同步需求、协同业务时间同步需求和新业务时间同步需求三个方面。在时间同步网的架构和部署层面，可根据业务需求采用时间源设备下沉方案，减少时钟跳数，将时间源设备部署在汇聚层的边缘，提高时钟的精度。

4. 结语

5G为“万物互联”而来，5G行业应用的探索是个分阶段的长期过程，5G融合应用是新生事物，聚焦新一代信息技术在行业市场的应用场景、技术特点和未来发展机遇，随着三大应用场景的不断完善和丰富，在5G网络规划建设过程中，需要考虑到多种层次的需求，因此在5G承载网进行规划建设的过程中，必须要对当前的传输网络架构和新技术进行深入研究，同时采用标准技术，跨厂家进行混合组网试验，降低建网成本，从而为5G网络的更好发展奠定基础。

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