蒋莉莉，孟 涛

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210006）

0 引言

国家“十三五”规划纲要中明确提出“积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术，启动5G 商用”。2020 年为5G 网络建设元年，5G 大带宽、低时延、多连接的特点和运营商共建共享政策给5G 承载网络带来了全新挑战。随着5G 网络建设步伐加快，运营商引入具备灵活以太网FlexE、分段路由SR 等技术的STN 设备以适应5G 业务特点。目前，STN 的组网架构、共建共享策略以及前传网络建设模型等还需进一步探讨。

1 STN 建网模型探索

STN建网模型应依据5G业务各时期业务特点、回传网络流量测算及参考共建共享模型合理组建。

1.1 STN 架构演进模型

STN 网络架构演进需匹配5G 特点，立足现网结构，创新技术，逐步打造5G 承载网，并秉承“承载先行、自下而上”的建设原则演进到5G 的承载网。在目前IPRAN 承载网基础上，在5G 建设区域引入STN 设备提升网络流量疏导，并按需逐步升级接入汇聚层设备，试点新技术提升差异化服务能力[1]。

（1）5G 建网初期，承载网络以满足增强型移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）场景为主，其中接入层按照密集城区、郊区等不同场景，组建匹配各类场景接入A 环，环网速率以10GE/50GE 为主；汇聚B 设备回传速率以实际流量为驱动，按需选择N×10GE/1×100G 链路，底层传输通道按需配置波分系统；城域ER 至省级ER按照实际流量选择N×100G 链路，底层传输通道采用省内干线系统承载，如图1 所示。

（2）5G 建网中期，增强型移动宽带（eMBB）场景大规模商用，接入环网链路及设备转发能力将成为业务发展瓶颈。该阶段接入环网升级为50GE，汇聚层设备升级为100G，并引入200GE端口，如图2 所示。

图1 5G 建网初期承载网架构（eMBB 初步商用）

图2 5G 建网中期承载网架构（eMBB 规模商用）

（3）5G 建网后期，大连接物联网（massive Machine Type of Communication，mMTC）和低时延高可靠通信（ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）商用，全网流量快速增长，核心层引入400GE 接口，低时延产业陆续进入，现网50GE/200GE/400GE板卡启动分片、灵活以太网（Flex Ethernet，FlexE）、分段路由（Segment Routing，SR）等特性。

1.2 流量测算模型

STN 承载网络流量建设模型应以基站实际业务流量为测算依据，以“初期不浪费、中长期网络可扩展”为原则。根据基站接入用户数、不同业务用户并发比、单用户业务带宽进行分析预测。基站上下行流量应分别测算并取其较大值作为规划建设依据。基站均值流量测算公式为：

5G 建设初期可依据4G 流量，结合场景特点、业务发展等因素，预测5G 的实际峰值/均值流量。基站实际峰值流量需结合4G 基站理论值和实际峰值流量情况评估，同时也可按照10 倍4G 基站峰值计算。对于基站实际均值流量，由于基站流量接入层、汇聚层和核心层存在汇聚，可基于现网4G 实际流量（取忙时均值流量）进行预测。

（1）接入层：5G 基站均值流量分区域按照10～15 倍于现网4G 基站的实际均值流量（4G 基站接入层总流量/基站总数）进行测算。

（2）汇聚层：5G 基站均值流量分区域按6～10倍于现网4G 基站的实际均值流量（4G 汇聚层基站总流量/基站总数）进行测算。

（3）核心层：5G 基站均值流量按4～6 倍于现网4G 基站的均值流量（4G 核心层基站总流量/基站总数）进行测算。

1.3 共建共享组网模型

运营商共建共享5G 网络，有助于运营商彼此共享网络资源，节省投资，降低网络建设和运维成本，实现5G 网络高效覆盖。承建方应实现“物理一张网，逻辑两张网”，为共享方5G 业务提供端到端的承载。

1.3.1 NSA 阶段的5G 承载网

共享方仅建设城域ER，并在城域ER 层面实现流量互联互通。承建方和共享方的基站流量在STN 接入环上带宽共享，汇聚、核心层通过VPN或FlexE 切片承载，实现运营商间业务/带宽隔离和流量统计，如图3 所示。

图3 NSA 阶段5G 承载网STN 组网模式

1.3.2 SA 阶段的5G 承载网

SA 阶段保持现网城域ER 对接模式不变，MEC下沉至本地汇聚机房。共享方MEC 下沉的承载模式有以下3 类场景方式。

（1）MEC 建设模式1：MEC 接入承建方B 设备，共享方不建设B 设备，MEC 可部署在共享方机房，也可以部署在承建方机房。

（2）MEC 建设模式2：共享方在MEC 需求明确的区域按需建设B 设备对，MEC 双挂承建方和共享方的B 设备对，MEC 部署在共享方机房。

（3）MEC 建设模式3：共享方在MEC 需求明确的区域按需建设B 设备对，MEC 接入共享方B设备，共享方B 设备与承建方B 设备就近口字型连接，MEC 部署在共享方机房[2]。

SA 阶段5G 承载网STN 组网模式，如图4 所示。

1.4 低时延建网模型

超低时延是5G 业务相对以往4G 的重要变化，因此5G 时代打造超低时延承载网，将成为体现承载网性能重要指标。着手分析现网时延模型，有助于打造5G 低时延承载网络。按照现网IPRAN 网络承载物理距离及设备跳点计算，其中光纤时延按照5 μs/km、单设备转发按照25 μs/跳计算，分析时延如表1 所示（典型地市最远传输场景分析）。

通过典型场景分析可知，光纤时延是主要瓶颈，占比达到86%。因此，对5G 场景中超低时延业务最关键的措施为下沉MEC 至本地网，以降低光纤距离时延。此外，在低时延打造方面，部分设备厂家已在优化设备，以大幅缩短转发时延。

图4 SA 阶段5G 承载网STN 组网模式

表1 4G 承载网低时延分析

2 STN 前传模型分析

现网5G 基站采用CRAN 方式建设，集中设置DU 数量一般大于30 个。AAU-BBU 通过裸纤承载将对主干及接入光缆占用较大。目前，可按照场景有计划地选择3 类前传方式，分别为光纤直连方案（单纤双向、双纤双向）、无源WDM 方案[3]。

2.1 方式对比

现网单100M 带宽5G 扇区需1 路25Ge CPRI 光口，故单5G 基站前传采用光纤直连单纤双向、双纤双向，分别需要3 根、6 根光纤。5G 前传解决方案应按照区域光纤资源、本地维护资源积极部署无源WDM 设备。3 种前传方案分析比对如表2 所示[4]。

2.2 造价分析

前传方案造价分析模型为“前传造价=设备费用（光模块、无源WDM 设备）+光缆纤芯造价”，其中设备费用造价可参考目前部分运营商集采招标单价，光缆纤芯造价按照运营商光缆平均造价，单位造价如表3 所示。

表2 3 种前传方案比较（单站）

表3 3 种前传方案单位造价（单站）

按照单位造价，在引入段光缆长度固定场景下，根据主干光缆长度选择最优造价方案。前传引入段光缆按照0.3 km、0.5 km、0.7 km、1 km 共4 类场景分析综合造价，如图5～图8 所示。

图5 引入光缆为0.3 km 的造价

图6 引入光缆为0.5 km 的造价

图7 引入光缆为0.7 km 的造价

图8 引入光缆为1 km 的造价

根据成本测算模型，当AAU-BBU 距离较短且所在场景纤芯资源较为丰富时，前传方案可使用光纤直连方式；当AAU-BBU 距离较长，为避免占用大量主干光缆资源，优先选择无源WDM 方案。该方案在接入光缆大于1 km时，具备较大的成本优势。

3 结语

产业链的完善和应用的深化，将进一步促进STN 技术的发展和设备的成熟，技术和设备的不断成熟也将促进网络架构的完善，网络安全性的增强、网络部署与维护的便捷。当前STN 应用技术主要以10GE/50GE/100GE 为主，伴随着增强型移动宽带（eMBB）大规模商用，5G 回传流量激增，下一步200GE/400GE 端口将陆续商用。此外，随着uRLLC低时延产业的成熟，现网STN 网络将陆续开启网络切片等功能[5]。