5G時代傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略探討

文｜楊 柳，李丹雪，王佳，李卓

5G時代傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略探討

文｜楊 柳，李丹雪，王佳，李卓

隨著5G時代的到來，人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨髮l(fā)生較大變化，而且5G通信系統(tǒng)對于傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也提出了更高的要求。當(dāng)前，我國移動網(wǎng)絡(luò)運營中，大多仍沿用SDH光傳輸，對于網(wǎng)絡(luò)QoS質(zhì)量十分重視，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也以縱向型結(jié)構(gòu)為主體，造成了傳輸網(wǎng)絡(luò)的開放性存在一定的不足，也使得移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期較長，后期的維護和升級成本較高，從而無法滿足5G網(wǎng)絡(luò)運營的需求。這就需要結(jié)合國內(nèi)移動運營商現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點為，結(jié)合先進的傳輸技術(shù)設(shè)計理念，對5G通信時代PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略做更加深入的分析和探討，為5G時代的到來提前做好相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備。

一、移動運營商傳輸現(xiàn)狀

隨著移動通信網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的快速增長，傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能適應(yīng)數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)的增長，新型的傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其支持彈性通道,更高速率、更大的傳送流量等技術(shù)特點受到移動運營商的青睞。就當(dāng)前而言，在IP化、5G化的趨勢下，PTN、IPRAN在移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了廣泛的采用。其中中國電信以IPRAN為主，中國聯(lián)通帽為IPRAN為主流，也引入了PTN。而中國移動的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是以PTN為主。中國移動存量設(shè)備中，SDH與DWDM仍占有較大的比重，而在建的傳輸設(shè)備則多使用PTN。其中LTE業(yè)務(wù)主要由OTN與PTN共同承載。在移動通信本地網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要分為城域核心層、骨干層、接入層，以及地域骨干層，不同層面的對于網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的要求也各有不同。

二、兩種主流傳輸技術(shù)主要特點及優(yōu)劣分析

（一）PTN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點

在當(dāng)前時期，移動通信運營商通過PTN來承載LTE網(wǎng)絡(luò)，同時，為了保障網(wǎng)絡(luò)QoS，將MPLS-TP技術(shù)應(yīng)用于PTN網(wǎng)絡(luò)之中。在通過網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量的分析也發(fā)現(xiàn)，MPLS-TP技術(shù)對于確保QoS起到積極的作用。MPLS-TP是一類基于連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，MPLS-TP主要的技術(shù)特點有：

具有十分強力的數(shù)據(jù)傳輸性能，且十分安全、可靠。

節(jié)省了MPLS信用命令以及繁雜的IP功能，通過MPLS標(biāo)簽來替代路徑。

MPLS技術(shù)能夠獨立于客戶及控制層面存在，對多業(yè)務(wù)的承載效果也較好，還可以在各類物理層中運行。

（二）IPRAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點

IPRAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的IP 指的是互聯(lián)協(xié)議。 IPRAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要基于Internet工程任務(wù)組(IETF)的MPLS工作組發(fā)布的RFC文檔。IPRAN是以IP/MPLS技術(shù)為基礎(chǔ)的一種IP化的移動回傳網(wǎng)技術(shù)，通過實現(xiàn)IP城域網(wǎng)、城域傳輸網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)匯聚，然后在核心層和接入層通過IP/MPLS和增強以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的傳輸技術(shù)。比傳統(tǒng)移動通信傳輸技術(shù)具有更多的傳輸優(yōu)勢，其技術(shù)特點主要體現(xiàn)以下幾個方面：

多業(yè)務(wù)承載能力和分區(qū)域、多進程技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)拓展性更強，可以提供高帶寬等多樣化的需求。

更好的保證QoS性能。

業(yè)務(wù)配置靈活

可靠性和安全性進一步提升。

（三）兩種傳輸網(wǎng)絡(luò)分析

1. PTN優(yōu)劣勢分析

PTN的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PTN商用能力強，能夠快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署；PTN在傳輸網(wǎng)絡(luò)總體成本上占有比較優(yōu)勢。這主要是因為PTN商業(yè)進程快，在PTN設(shè)備采購成本相對較低，運維管理平滑，幾乎不需要對現(xiàn)在運行的運維組織進行調(diào)整，就可以滿足其運維要求。因此，從運維成本和設(shè)備成本方面都具有較大優(yōu)勢。PTN現(xiàn)網(wǎng)投資有利。PTN可以很方便的與SDH互聯(lián)互通能力，達(dá)到傳輸網(wǎng)絡(luò)平滑演進，降低了傳輸網(wǎng)絡(luò)投資成本，又最大限度的保護了現(xiàn)網(wǎng)投資。PTN的綜合承載能力已經(jīng)得到了驗證，無論是實驗室測試還是外場測試，都對TN的綜合承載能力進行了確認(rèn)。PTN網(wǎng)管與維護能力強。PTN可靠性高、可維護性強，其自身所具有的良好的完善的網(wǎng)絡(luò)管理及保護機制，使網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量與安全得到進一步保證，能夠滿足無線網(wǎng)絡(luò)及大客戶網(wǎng)絡(luò)對高服務(wù)質(zhì)量要求。PTN的產(chǎn)業(yè)鏈成熟。目前，國家相關(guān)部委已有了明確的PTN入網(wǎng)流程，《PTN總體技術(shù)要求》也進入送審報批狀態(tài)，PTN國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明朗化。。

PTN的劣勢則主要表現(xiàn)為以下方面：無論是IETF、MEF 還是ITU-T 均沒有對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的實現(xiàn)技術(shù)進行規(guī)定，可以使用的技術(shù)如QinQ(vlan 嵌套)，MAC 此難以實現(xiàn)互聯(lián)互通。保護機制還存在不足。ITU-T和IETF兩大陣營因為對于PTN 保護機制各執(zhí)已見，也致使其保護功能不如MSTP 完善和全面。目前主要有1：1 保護以及1+1 備份保護，而支持Steering 保護或Wrapping 保護，倒換時間相對延長，而且在Wrapping 保護進行保護倒換出現(xiàn)丟包嚴(yán)重的現(xiàn)象，這樣對于就無法滿足大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸實時性的要求。PTN 與現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中基于SDH 的MSTP/ASON 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)同步出問題，無法達(dá)到相互兼容。PTN 設(shè)備處于商用化初期階段，設(shè)備的穩(wěn)定性與網(wǎng)絡(luò)的成熟度和安全性方面還得到進一步實踐驗證。分組承載網(wǎng)對于分組網(wǎng)絡(luò)上TDM 業(yè)務(wù)傳送出現(xiàn)分組丟失、抖動、分組包亂序。

2. IPRAN優(yōu)劣勢分析

IPRAN技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)：IPRAN技術(shù)可以對現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)進行承載，同時，為各種業(yè)務(wù)的開展提供承載的平吧，使得網(wǎng)絡(luò)資源進下統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而對移動網(wǎng)絡(luò)運行能力的提高有很好技術(shù)支持。歸納而言，就是多業(yè)務(wù)承載、多進程、多分區(qū)；IPRAN技術(shù)的IP構(gòu)架基本相同，從而可以使移動寬帶具有豐富的路徑，使組網(wǎng)運行更完善。可實現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動化調(diào)整，進一步提高了業(yè)務(wù)通道配置效率。提高了移動業(yè)務(wù)的承載質(zhì)量，可以為不同業(yè)務(wù)提供不同的業(yè)務(wù)保障。

IPRAN的劣勢則主要表現(xiàn)為以下方面：與PTN技術(shù)相比，在網(wǎng)絡(luò)的自愈保護方面相對較弱，而且在技術(shù)試驗和測試過程中，也發(fā)現(xiàn)有的移動業(yè)務(wù)無法滿足其需求。維護保養(yǎng)任務(wù)量大。因為業(yè)務(wù)路由的不透明，配置比較復(fù)雜，對故障檢測較為繁瑣。建設(shè)成本高，網(wǎng)絡(luò)初期建設(shè)投資消耗較大。

三、5G時代傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)策略

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)投入商用多年，而5G網(wǎng)絡(luò)也在進入了綜合測試階段，5G時代的到來，對于傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也提出了更高的要求，通過對目前主流的兩種傳輸技術(shù)分析，5G時代傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)策略如下：

（一）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G作為下一代通信技術(shù)，相比4G不單單是多了1G這么簡單，5G不僅能帶來更快的傳輸速率和更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，也將帶來超高可靠性和低延遲，并實現(xiàn)大規(guī)模機器間的相互通信。因此，早期的移動通信網(wǎng)絡(luò)為了使其符合IP化的趨勢，宜選用層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向扁平化的方向發(fā)展。在移動通信確認(rèn)采取PTN技術(shù)做為5G發(fā)展的方向后，PTN扁平化發(fā)展具有以下優(yōu)勢：第一，能夠降低運營商對設(shè)備廠家的依賴，進一步提高移動運營商對5G網(wǎng)絡(luò)的掌控力。第二，能夠很好的降低對光纖資源的投入和占用，降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與維護成本。通過對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次的優(yōu)化，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，也可以使得節(jié)點的投入得到進一步優(yōu)化，對機房建設(shè)支出降低明顯，大大節(jié)約了建設(shè)成本。第三，可實現(xiàn)對目前現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全面優(yōu)化，提升PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)進一步縮減。

（二）選用MPLS為骨干

在傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，應(yīng)重新規(guī)劃和設(shè)計網(wǎng)絡(luò)層次，對PTN設(shè)備進行升級化改造。在這方面，需要在骨干網(wǎng)絡(luò)層面保留MPLS，骨干網(wǎng)層以下停止采用MPLS。這樣做主要是為了保證骨干網(wǎng)絡(luò)IP傳輸質(zhì)量。同時，針對LTE的技術(shù)特點，應(yīng)合理規(guī)劃LSP帶寬，為了保證骨干網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，LSP宜配置帶寬高一些。加大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)，針對不同的應(yīng)用需求，提供合適的場景安排。在對城域網(wǎng)中PTN設(shè)備進行功能升級時，應(yīng)能夠同步支持RIP、BGP以及SOPF等相關(guān)路由協(xié)議。MPLS實現(xiàn)了面向連接的業(yè)務(wù)，在移動回傳網(wǎng)上已經(jīng)得到了大量的部署，成為了當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)的首選。對于新的IP化基站，可以根據(jù)需要部署L2VPN或者L3VPN，增加網(wǎng)絡(luò)的靈活度，為LTE的部署做好規(guī)劃。

四、結(jié)語

總而言之，隨著移動服務(wù)的普及和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)流量的需求激增。據(jù)預(yù)測，2020年的數(shù)據(jù)流量將比2010年增長1000倍。5G系統(tǒng)研發(fā)面向2020年移動通信應(yīng)用需求。萬物互聯(lián)的背景下，加上高速率的保證，移動信息消費潛力巨大。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的邊界已經(jīng)愈發(fā)模糊，基于PTN的5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也必須適應(yīng)現(xiàn)存的傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，向著5G時代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來建設(shè)和步署，才能為5G時代的到來提前做好相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備。

作者單位：中國移動通信集團設(shè)計院有限公司黑龍江分公司