5G系統(tǒng)對本地傳送網(wǎng)的技術(shù)要求

劉吉成 山東祺瑞電子科技有限公司 宋瑜 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司青島市分公司

5G系統(tǒng)對本地傳送網(wǎng)的技術(shù)要求

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5G網(wǎng)絡(luò)主要是針對移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,低功耗高速連接和低延時高可靠主要面向物聯(lián)網(wǎng)和垂直行業(yè)的應(yīng)用。本文結(jié)合本地傳送網(wǎng)現(xiàn)狀, 分析了5G系統(tǒng)對本地傳送網(wǎng)的技術(shù)要求及近期發(fā)展思路。

5G系統(tǒng) 本地傳送網(wǎng) 技術(shù)要求

1 本地傳送網(wǎng)現(xiàn)狀分析

5G發(fā)展對目前傳送網(wǎng)帶來巨大的沖擊，當(dāng)前運營商重點建設(shè)內(nèi)容是光傳送網(wǎng)OTN 和PTN。OTN 和PTN 進行LTE 全業(yè)務(wù)承載。無論是全國范圍內(nèi)的一干、省內(nèi)二干，還是本地網(wǎng)傳輸設(shè)備中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分布都極為廣泛，其主要包含城域骨干層、匯聚層和接入層等。在SDH 基礎(chǔ)上，實施PTN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及發(fā)展，其與很多業(yè)務(wù)都有很強的適配性，能夠經(jīng)濟可靠的進行多業(yè)務(wù)承載，有助于運營商需求滿足。該技術(shù)相較于SDH 更具優(yōu)勢，實現(xiàn)了SDH 固有缺陷的彌補，但卻難以滿足擴展性和開放性要求，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及優(yōu)化成本高，同時實施過程復(fù)雜，工程建設(shè)周期長，難以適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)運營要求。

2 5G系統(tǒng)對本地傳送網(wǎng)的技術(shù)要求

2.1 設(shè)備組網(wǎng)要求

一是提升PTN帶寬。5G基站帶寬均值將超過1Gbit/s，峰值更是達(dá)到20Gbit/s，對S111站型，CIR/PIR將達(dá)到4/16Gbit/s。按每接入環(huán)6個站，一個站達(dá)到峰值帶寬計算，接入環(huán)帶寬將達(dá)到40Gbit/s。考慮到5G基站的密集程度，100Gbit/s組網(wǎng)可能性更大，而核心層/匯聚層則有可能達(dá)到T級別組網(wǎng)。二是L3 PTN下沉。eX2流量時延越小，基站協(xié)同增益將呈指數(shù)增長，但考慮傳送網(wǎng)的平滑過渡，建議L3 PTN下沉至匯聚層。三是超100Gbit/s波分。引入400Gbit/s/1Tbit/s用于大顆粒的業(yè)務(wù)回傳。四是CPRI over OTN前傳網(wǎng)絡(luò)。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計將來會同時存在2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)，為了統(tǒng)一承載和節(jié)省資源，建議引入小型波分，用于BBU至RRU的前傳網(wǎng)絡(luò)。

2.2 分纖點。

分纖點的策略是提高分纖點密度以應(yīng)對5G基站的超密集組，提高分纖點容量以應(yīng)對C-RAN建設(shè)中的業(yè)務(wù)割接和5G業(yè)務(wù)纖芯需求的增加?，F(xiàn)網(wǎng)同一個C-RAN區(qū)的基站歸屬不同的BBU池，將導(dǎo)致基站相互干擾，無法實現(xiàn)協(xié)同工作、資源統(tǒng)計復(fù)用等功能，需要進行業(yè)務(wù)割接或者配線光纜重新組網(wǎng)，以達(dá)到一個C-RAN區(qū)內(nèi)的基站業(yè)務(wù)均接入到同一個BBU池中。搭建大芯數(shù)配線光纜環(huán)，同時必須提高二級光纜交接箱的容量，以便進行業(yè)務(wù)割接。

2.3 低時延

5G網(wǎng)絡(luò)在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的實際應(yīng)用中，對低時延提出了更高、甚至苛刻的需求愿景，空口延時小于1ms，端到端時延為ms級。這種ms級的低時延應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)需求，要求光傳送網(wǎng)既能提供極低的傳送時延，又要提供極低的處理時延。

2.4 高可靠

5G網(wǎng)絡(luò)要求穩(wěn)定性和可靠性高于99．999%，這就要求光傳送網(wǎng)同樣需要提供非常高的傳輸可靠性保證。目前，光傳送網(wǎng)已實現(xiàn)OLP、OMSP、OCH等針對不同層次的業(yè)務(wù)保護方案，而且現(xiàn)網(wǎng)運行的光傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型大多為環(huán)形組網(wǎng)，此種組網(wǎng)方式的主備路徑時延差往往較大，不適用于5G網(wǎng)絡(luò)對低時延的要求，同時也不適用于5G網(wǎng)絡(luò)對高可靠性的要求。因此，需要對光傳送網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，利用光電混合交叉等技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)整和智能控制功能的結(jié)合，有效提高光傳送網(wǎng)的可靠性和業(yè)務(wù)健壯性，結(jié)合最短傳輸路徑選擇策略，構(gòu)建低時延、高可靠的光傳送網(wǎng)絡(luò)。

2.5 智能化

5G網(wǎng)絡(luò)將具備更加靈活、智能、高效和開放的特點，這就要求光傳送網(wǎng)需要支持軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）控制架構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力的優(yōu)化升級。5G 網(wǎng)絡(luò)將以SDN作為基礎(chǔ)技術(shù)，真正實現(xiàn)控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離，使整個網(wǎng)絡(luò)變得更加靈活、智能、高效和開放。光傳送網(wǎng)引入SDN功能后在5G網(wǎng)絡(luò)中的主要優(yōu)勢包括：引入集中控制，提高控制平面智能決策能力，提升業(yè)務(wù)的部署效率和網(wǎng)絡(luò)資源利用效率；利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化和資源抽象技術(shù)，通過開放和標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)控制器互聯(lián)，簡化運維管理；通過開放網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層接口，提供光傳送網(wǎng)業(yè)務(wù)可編程能力，可靈活實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)VPN 等新型定制化、增值化的業(yè)務(wù)需求。

3 近期發(fā)展思路

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

以往移動通信網(wǎng)絡(luò)以層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，存在相關(guān)局限性。現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)扁平化發(fā)展趨勢，與IP 化趨勢發(fā)展相契合，需要考量的重點內(nèi)容是現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)與上層網(wǎng)絡(luò)演進的適應(yīng)問題。實施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對網(wǎng)絡(luò)扁平化發(fā)展極為有利，可以減少資源浪費實現(xiàn)運維成本控制，加速5G的部署進程，同時能夠降低對設(shè)備廠家的依賴性，使5G時代傳送網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)獨立發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

3.2 升級PTN 網(wǎng)絡(luò)，完善QOS 保證

實施網(wǎng)絡(luò)層次部署工作時， 需要對PTN 設(shè)備功能進行升級，骨干選用MPLS，確保本地網(wǎng)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)三層動態(tài)網(wǎng)址尋找。雖然現(xiàn)有運營商PTN 設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)三層功能，但具體實踐中，本地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)僅能夠為二層功能提供支持，在開啟PTN 三層靜態(tài)路由功能之外，仍然需要對PTN 設(shè)備功能進行優(yōu)化和升級。與此同時，其也能夠在路由協(xié)議中，為動態(tài)路由協(xié)議提供支持和依托。

5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對現(xiàn)有光傳送網(wǎng)絡(luò)提出了大帶寬、高容量、低時延、高可靠、靈活管道和智能化等諸多新需求，同時也給光傳送網(wǎng)未來發(fā)展帶來巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。為滿足這些傳輸需求并解決技術(shù)挑戰(zhàn)，業(yè)界需要推動光傳送網(wǎng)技術(shù)加速革新和演進，為5G網(wǎng)絡(luò)未來快速發(fā)展提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)保障。

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[4]趙晨.5G 網(wǎng)絡(luò)多場景覆蓋策略研究[J].信息通信，2016（09）：227~229.