新需求層出不窮5G承載網(wǎng)建設(shè)需因地制宜

陜西聯(lián)通|席曉

5G承載網(wǎng)的前傳、中傳、回傳等需要根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，合理選擇適合自身的建設(shè)方案，這樣才能有效解決萬物互聯(lián)、泛在連接的5G時(shí)代眾多業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)的個(gè)性化需求。

當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算等業(yè)務(wù)應(yīng)用飛速發(fā)展，這些業(yè)務(wù)對(duì)現(xiàn)有承載網(wǎng)的帶寬、時(shí)延、容量等提出了更高的要求。4G網(wǎng)絡(luò)雖然滿足了部分業(yè)務(wù)應(yīng)用，但對(duì)高帶寬、低時(shí)延、萬物互聯(lián)等業(yè)務(wù)實(shí)際應(yīng)用還存在著諸多不足之處。因此，為了滿足新業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求，構(gòu)建超帶寬、隨需而變的承載網(wǎng)成為運(yùn)營(yíng)商5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)。

新業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)提出新需求

更高帶寬需求。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2020年連接到互聯(lián)網(wǎng)中的終端數(shù)將達(dá)到1000億，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求日趨提升。4K視頻業(yè)務(wù)碼流對(duì)帶寬的需求是高清視頻的5倍，同樣VR/AR在未來面臨的也是高帶寬的問題；連續(xù)廣域及深度覆蓋需要隨時(shí)隨地為用戶提供100Mbit/s以上的用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)速率，熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景面向局部熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋，需要滿足用戶極高的數(shù)據(jù)傳輸速率和區(qū)域范圍內(nèi)極高的數(shù)據(jù)流量需求，包括1Gbit/s以上用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)速率、10Gbit/s以上的峰值速率，超寬帶承載勢(shì)在必行。

業(yè)務(wù)高并發(fā)需求。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動(dòng)終端數(shù)量激增，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用并發(fā)流量激增，現(xiàn)有的承載網(wǎng)將無法支持未來高帶寬業(yè)務(wù)并發(fā)需求，需要更高帶寬的承載網(wǎng)支撐。

業(yè)務(wù)高感知需求。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，客戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)要求越來越高，對(duì)業(yè)務(wù)訪問速度、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延以及視頻的清晰度等質(zhì)量提出了更高的要求。

低TCO需求。5G網(wǎng)絡(luò)廣域覆蓋、高密度、大容量、大帶寬勢(shì)必對(duì)承載網(wǎng)的網(wǎng)元有海量需求，承載網(wǎng)規(guī)模將非常龐大，這就要求承載網(wǎng)的網(wǎng)元低成本、低功耗、易維護(hù)，最大限度降低TCO。

智能化需求。承載網(wǎng)絡(luò)要更加靈活、智能、高效和開放。承載網(wǎng)要具備面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)能力開放接口，要支持多域協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)切片，滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)差異化的需求。

體系開放的需求。開放是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大趨勢(shì)，5G時(shí)代，承載網(wǎng)設(shè)備數(shù)量大，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)多業(yè)務(wù)場(chǎng)景，帶寬、接口消耗大，相應(yīng)設(shè)備種類、數(shù)量將更多，只有各系統(tǒng)間開放才容易對(duì)接，承載網(wǎng)絡(luò)體系需要為未來技術(shù)進(jìn)步留有空間，避免被技術(shù)和廠商鎖定。

現(xiàn)有承載網(wǎng)存在不足

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在帶寬、平臺(tái)架構(gòu)以及管道柔性等方面還存在不足，不能夠完全支撐超寬、隨業(yè)務(wù)變化而靈活變化等的需求。

圖1 5G承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)

4K視頻是超寬時(shí)代的重要業(yè)務(wù)，其帶寬需求比準(zhǔn)4K視頻有數(shù)倍的增長(zhǎng)。目前100Mbit/s甚至1Gbit/s帶寬的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來新業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求。

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用的是集中式。在以前，網(wǎng)絡(luò)流量相對(duì)比較小，集中式架構(gòu)還能基本應(yīng)對(duì)。千兆網(wǎng)絡(luò)速度時(shí)代流量增長(zhǎng)數(shù)十倍以上，要想應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)帶來的數(shù)字洪流，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就必須具備超寬、超大的特點(diǎn)，如果仍采用集中式的架構(gòu)，會(huì)出現(xiàn)帶寬瓶頸、擁塞、客戶體驗(yàn)差等諸多問題。

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)剛性管道，不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源針對(duì)不同業(yè)務(wù)分片化承載，無法幫助運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行多業(yè)務(wù)智能化運(yùn)營(yíng)；不能實(shí)現(xiàn)分權(quán)分域，維護(hù)管理困難復(fù)雜，不具備隨業(yè)務(wù)需求靈活變化的能力?，F(xiàn)在業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景出現(xiàn)多樣性，這些業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求各不相同，現(xiàn)有的承載網(wǎng)針對(duì)這些業(yè)務(wù)還不能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的承載。

5G承載網(wǎng)建設(shè)需把握六大原則

5G承載網(wǎng)建設(shè)需把握需求驅(qū)動(dòng)、務(wù)實(shí)為本、簡(jiǎn)單為美、成本為重、循序漸進(jìn)、體系開放六大原則。

需求驅(qū)動(dòng)：承載網(wǎng)是5G支撐部分，應(yīng)以滿足5G發(fā)展基本需求為原則，特殊需求特殊對(duì)待；務(wù)實(shí)為本：盡可能采用成熟技術(shù)、成熟產(chǎn)業(yè)鏈和已有資源，選擇合適手段，不輕易實(shí)施沒有顯著優(yōu)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新；簡(jiǎn)單為美：簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定基礎(chǔ)架構(gòu)，盡可能使用簡(jiǎn)單成熟技術(shù)；成本為重：5G市場(chǎng)收益尚不確定，而成本壓力巨大，5G建網(wǎng)要以網(wǎng)絡(luò)綜合成本如無線網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)等TCO最低為目標(biāo)，尤其要通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化推動(dòng)高頻器件、光電子核心器件等成本的下降；循序漸進(jìn)：5G建設(shè)不會(huì)一步到位，傳送承載網(wǎng)也要因地制宜、循序漸進(jìn)，不盲目超前投資；體系開放：開放是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大勢(shì)，5G承載體系也需要為未來技術(shù)進(jìn)步留有空間，避免技術(shù)和廠商鎖定。

圖2 5G承載網(wǎng)前傳結(jié)構(gòu)

圖3 5G承載網(wǎng)中傳結(jié)構(gòu)

5G承載網(wǎng)建設(shè)時(shí)，特別需要注意的是保持現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)不變、低成本建網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)開放與智能。5G承載網(wǎng)建設(shè)時(shí)需要保持城域光纜分層架構(gòu)不變及核心匯聚層組網(wǎng)架構(gòu)不變，維持光纜網(wǎng)架構(gòu)不變是確保合理的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本的基礎(chǔ)；確?，F(xiàn)有的核心匯聚層以及接入主干層以上光纜架構(gòu)不變，城域承載網(wǎng)核心匯聚層的組網(wǎng)架構(gòu)不因網(wǎng)絡(luò)容量的增加和控制技術(shù)的提升而變化；建議確保匯聚層及以上部分本地網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)以上組網(wǎng)架構(gòu)穩(wěn)定；部署SDN技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)智能；方便快捷的邊緣接入層有利于低成本、高帶寬業(yè)務(wù)的快速接入和開通。

低成本建網(wǎng)，充分考慮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的利用，光纜、局房、系統(tǒng)等優(yōu)先考慮現(xiàn)有成熟產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)作為組網(wǎng)的基本技術(shù)，不盲目追求以全新技術(shù)組網(wǎng)。SDN、SR、EVPN等技術(shù)也是傳送承載網(wǎng)本身技術(shù)演進(jìn)方向。建網(wǎng)方案需要考慮如何更好地實(shí)現(xiàn)切片化的業(yè)務(wù)服務(wù)；充分考慮網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性，減少備件品種，降低網(wǎng)絡(luò)的OPEX；充分考慮快速建網(wǎng)的能力，確保網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用；考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性以及業(yè)務(wù)的發(fā)展，不要盲目追求網(wǎng)絡(luò)功能的一步到位；充分考慮業(yè)務(wù)帶寬變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，充分考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性；充分考慮業(yè)務(wù)的差異性，滿足不同的業(yè)務(wù)的承載需求。

網(wǎng)絡(luò)開放和智能，充分利用5 G建設(shè)時(shí)間，加快網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，采用SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)端到端自動(dòng)開通和自動(dòng)運(yùn)維；跨域端到端協(xié)同；端到端優(yōu)化路徑，低時(shí)延業(yè)務(wù)就近轉(zhuǎn)發(fā)需要開放網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放。

5G承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層

5G承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，前傳方案建議采用光纖直驅(qū)WDM輔助，光纖直驅(qū)推動(dòng)單纖雙向的應(yīng)用；接入層即中傳建議采用WDM方案；核心匯聚層即回傳方案為IP+光，IP采用IPRAN方案，光主要是用WDM、ROADM技術(shù)；SDN技術(shù)需要在接入層和核心匯聚層都部署，才能夠滿足移動(dòng)承載網(wǎng)端到端業(yè)務(wù)管理的要求。

5G承載網(wǎng)前傳結(jié)構(gòu)如圖2所示，5G前傳主要方案采用光纖直驅(qū)為主，含單纖雙向，光纖不足時(shí)可采用WDM，如G.metro，關(guān)鍵技術(shù)成本敏感度高，10～20km低成本25G光模塊和可調(diào)諧激光器等是關(guān)鍵。

圖4 5G承載網(wǎng)回傳結(jié)構(gòu)

5G承載網(wǎng)中傳結(jié)構(gòu)如圖3所示，中傳WDM組網(wǎng)方式采用10G波道組網(wǎng)，成本有優(yōu)勢(shì)時(shí)可采用100G波道、TMUX組網(wǎng)；采用OADM實(shí)現(xiàn)波道在其他站點(diǎn)的直通；不對(duì)業(yè)務(wù)提供在匯聚點(diǎn)的雙歸，通過負(fù)載分?jǐn)偺峁I(yè)務(wù)一定程度的可靠性；當(dāng)CU出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)無法倒換到其他站點(diǎn)的CU。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用現(xiàn)有的10G產(chǎn)業(yè)鏈，技術(shù)成熟簡(jiǎn)單，光纖利用率高，有完善的WDM保護(hù)機(jī)制；缺點(diǎn)是無法提供業(yè)務(wù)的雙節(jié)點(diǎn)上聯(lián)，僅能夠支持5G中傳業(yè)務(wù)，無法進(jìn)行多業(yè)務(wù)承載，帶寬利用率沒有考慮統(tǒng)計(jì)復(fù)用，利用率太低。與此同時(shí)，5G發(fā)展的中后期均值帶寬利用率最多30%，大量帶寬浪費(fèi)，對(duì)CU要求太多10G接口或100G可能無法滿足，需要在匯聚點(diǎn)有一個(gè)業(yè)務(wù)收斂設(shè)備。

5G承載網(wǎng)回傳結(jié)構(gòu)如圖4所示，回傳方案建議采用IPRAN實(shí)現(xiàn)跨廠家混合組網(wǎng)，包括：任一廠商設(shè)備混合組網(wǎng)，分層混合組網(wǎng)，匯聚層每個(gè)環(huán)一個(gè)廠家，不同環(huán)不同廠家；混合組網(wǎng)方式下，IPRAN網(wǎng)元的DCN自通方案可采用中國(guó)電信提出并寫在行標(biāo)的自通方案；綜合承載將來4G、大客戶等業(yè)務(wù)也接入IPR AN，但難以承載寬帶業(yè)務(wù)；通過SDN第三方控制器實(shí)現(xiàn)IPRAN端到端智能管理；未來開發(fā)IPoverWDM，實(shí)現(xiàn)IPRAN自帶WDM或彩光到WDM節(jié)省投資和同步成本；一對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)和一對(duì)核心點(diǎn)口字型組網(wǎng)。

綜合所述，5G時(shí)代面對(duì)新業(yè)務(wù)的諸多需求，5G承載網(wǎng)的前傳、中傳、回傳等要根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，合理選擇適合自身的建設(shè)方案，才能有效解決萬物互聯(lián)、泛在連接的5G時(shí)代眾多業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)的個(gè)性化需求。