應(yīng)對(duì)5G、物聯(lián)網(wǎng)沖擊的傳送網(wǎng)架構(gòu)探討

李志娟 李偉強(qiáng)

（1.廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510630；2.廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510630）

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、4K電視、VR/AR等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，傳送網(wǎng)在時(shí)延、帶寬、組網(wǎng)架構(gòu)上均面臨新的挑戰(zhàn)。本文從無線、家寬、集客等不同業(yè)務(wù)的需求出發(fā)，對(duì)傳送網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行分析，探討應(yīng)對(duì)5G承載的傳送網(wǎng)規(guī)劃思路。

1 未來業(yè)務(wù)需求分析

運(yùn)營商來的文字和圖片落后于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，如果IPTV業(yè)務(wù)也無法及時(shí)發(fā)展，視頻+寬帶將成為運(yùn)營商的戰(zhàn)略。

1.1 4K視頻

各視頻等級(jí)對(duì)傳輸速率的要求如表1所示。

表1 各視頻等級(jí)對(duì)傳輸速率的要求

體驗(yàn)極致的4K視頻對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延以及丟包率提出了更高的要求，目前運(yùn)營級(jí)4K被認(rèn)為是當(dāng)前商用部署較合適的選擇。

1.2 無線業(yè)務(wù)

5G技術(shù)主要對(duì)帶寬、時(shí)延、東西向流量和超高精度時(shí)間同步四個(gè)方面提出了挑戰(zhàn)。（1）頻譜利用率、頻譜帶寬和基站密度三個(gè)方面提升帶寬，拋開基站密度因素，單基站帶寬提升約30～50倍。（2）從端到端來看，無線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延主要來自空口，在5G網(wǎng)絡(luò)里，空口時(shí)延的降低是關(guān)鍵點(diǎn)。（3）隨著站點(diǎn)數(shù)增多、站間距縮小，超密集組網(wǎng)可以提升頻譜效率、功率效率，提高系統(tǒng)容量和覆蓋，5G回傳必須充分考慮東西向流量模型。（4）5G超密集組網(wǎng)要求基站間深度協(xié)同，基站聯(lián)合發(fā)送對(duì)同步提出更高要求，具體要求為同一載波65 ns，相鄰載波130 ns，非相鄰載波260 ns。

1.3 家寬業(yè)務(wù)

（1）4K視頻具有高碼率、高并發(fā)、高感知的特點(diǎn)，所以對(duì)承載網(wǎng)帶寬、時(shí)延提出了更高的要求，如表2所示。

表2 IPTV直播需求參數(shù)

（2）在中期，VR技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展，VR技術(shù)打破了傳統(tǒng)PON網(wǎng)絡(luò)上下行不對(duì)稱的業(yè)務(wù)模式，上行流量可達(dá)到300 M。（3）根據(jù)國家發(fā)展政策，可能在未來5年內(nèi)發(fā)展為千兆城市。

1.4 集客業(yè)務(wù)

未來企業(yè)對(duì)專線帶寬的需求多樣化，近期將有超過1/4的大企業(yè)需要超過1 G的帶寬的專線需求。從安全性和網(wǎng)絡(luò)帶寬方面考慮，高端大客戶專線希望使用硬管道承載。在智能化及自助化服務(wù)的推動(dòng)下，自助式服務(wù)是發(fā)展趨勢，在線申請(qǐng)，自動(dòng)部署，只需要1 h便可以開通。

1.5 網(wǎng)絡(luò)DC化

云網(wǎng)融合以DC為核心，業(yè)務(wù)、IT和網(wǎng)絡(luò)均云化實(shí)現(xiàn)，基于DC集中部署，資源動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度。以DC為核心后，本地多種業(yè)務(wù)的流向都將以DC為中心，對(duì)承載將有新的需求：DC上聯(lián)流量的增加將擴(kuò)大本地波分系統(tǒng)的覆蓋范圍，DC將成為本地傳輸網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)所在。為了承載多種業(yè)務(wù)流向DC，對(duì)于綜合承載的需求會(huì)更為迫切。

2 目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)總體思路

2.1 無線回傳網(wǎng)絡(luò)總體思路

未來的5G業(yè)務(wù)類型呈現(xiàn)出多樣化，對(duì)承載網(wǎng)的需求存在差異，超大帶寬、超低時(shí)延和靈活性組網(wǎng)是5G業(yè)務(wù)典型承載特征。

2.1.1 時(shí)延解決方案

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)直接影響時(shí)延，目前承載網(wǎng)的L2/3位于市區(qū)核心機(jī)房，如果市區(qū)到縣城距離為120 km，EX2需要往返市區(qū)到縣城120 km。在近中期L2/3下沉至縣區(qū)骨干匯聚，則可以節(jié)省EX2時(shí)延2×(120×5 μs+30 μs)=1.26 ms。在遠(yuǎn)期，L2/3進(jìn)一步下沉至普通匯聚點(diǎn)，用邊緣云接入，滿足端到端1 ms時(shí)延，終結(jié)部分S1電路。時(shí)延解決方案—網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化如圖1所示。

圖1 時(shí)延解決方案—網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化

解決時(shí)延的整體思路是在不同階段下沉L3VPN，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，滿足4.5 G的EX2時(shí)延2 ms、5 G的S1端到端1 ms時(shí)延要求，并且未來在普通匯聚點(diǎn)終結(jié)部分S1電路，減少匯聚環(huán)帶寬壓力。

2.1.2 帶寬解決方案

（1）分組網(wǎng)升級(jí)。

維持現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)不變，OTN適度下沉，無線、集客及40%的家客業(yè)務(wù)仍由分組網(wǎng)承載，針對(duì)不同區(qū)域業(yè)務(wù)密度，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層級(jí)分組網(wǎng)帶寬重新規(guī)劃，核心層向N×100/400 G演進(jìn)，匯聚層向100/200 G演進(jìn)，接入層向50/100 G演進(jìn)。

（2）OTN下沉。

針對(duì)匯聚層面臨的大帶寬壓力，可將OTN和PIC下沉至匯聚點(diǎn)，每個(gè)匯聚點(diǎn)通過PIC上行至L2/3，不占用分組網(wǎng)帶寬。按需將普通匯聚點(diǎn)OTN下沉，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展，將流量較大的分組網(wǎng)匯聚點(diǎn)優(yōu)先下沉OTN，進(jìn)行無線帶寬單獨(dú)承載。

2.2 家寬網(wǎng)絡(luò)總體思路

（1）改變OLT上聯(lián)承載方式，如果接入距離小于10 km，可以考慮通過裸線承載。接入距離大于10 km，并且匯聚層光纜纖芯利用率大于70%時(shí)，可以考慮通過OTN承載。家寬解決方案——改變OLT上聯(lián)承載如圖2所示。

圖2 家寬解決方案——改變OLT上聯(lián)承載

（2）根據(jù)業(yè)務(wù)需求，對(duì)OLT的上聯(lián)帶寬進(jìn)行部署，新增的OLT部署雙10GE上聯(lián)，現(xiàn)有OLT上聯(lián)總帶寬超過6 Gpbs時(shí)，直接擴(kuò)容為2×10 GE鏈路上聯(lián)BRAS。家寬解決方案——擴(kuò)容OLT上聯(lián)如圖3所示。

圖3 家寬解決方案——擴(kuò)容OLT上聯(lián)

（3）可以根據(jù)業(yè)務(wù)密集程度優(yōu)化OLT，對(duì)于業(yè)務(wù)密集區(qū)域可以選擇將OLT下沉，更靠近用戶，縮短接入距離，減少單OLT所帶用戶數(shù)量，提升寬帶接入質(zhì)量。家寬解決方案——OLT下沉如圖4所示。

圖4 家寬解決方案——OLT下沉

（4）對(duì)部分密集區(qū)域進(jìn)一步降低分光比或引入10 GPON技術(shù)。

（5）針對(duì)IPTV業(yè)務(wù)單獨(dú)測算，綜合考慮帶寬、安全性、運(yùn)維便捷等方面，確定組播復(fù)制點(diǎn)的位置。有兩種方案可以選擇，一是組播復(fù)制點(diǎn)放在OLT，二是放在BRAS。

（6）當(dāng)VR、家庭安防、云等對(duì)稱型業(yè)務(wù)增多時(shí)，引入對(duì)稱型PON。

2.3 集客網(wǎng)絡(luò)總體思路

帶寬需求的不斷提升是集客網(wǎng)絡(luò)將面臨的主要問題，目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致集客與無線、家客業(yè)務(wù)搶奪資源，集客業(yè)務(wù)專網(wǎng)化可以較好地解決此問題。OTN/PIC下沉至普通匯聚點(diǎn)，大顆粒集團(tuán)專線通過OTN/PIC承載，減少匯聚層分組網(wǎng)帶寬壓力，原有分組網(wǎng)匯聚環(huán)僅負(fù)責(zé)疏導(dǎo)小顆粒集團(tuán)專線電路。核心層組建分組網(wǎng)專網(wǎng)，負(fù)責(zé)跨區(qū)域業(yè)務(wù)調(diào)度。集客解決方案——OTN/PIC下沉如圖5所示，集客解決方案——組建PTN專網(wǎng)如圖6所示。

圖5 集客解決方案——OTN/PIC下沉

圖6 集客解決方案——組建PTN專網(wǎng)

2.4 傳送網(wǎng)應(yīng)對(duì)策略總結(jié)

從不同業(yè)務(wù)需求的角度出發(fā)，提供了相應(yīng)的傳送網(wǎng)解決方案，以下從接入層、匯聚層、核心層三個(gè)方面對(duì)以上的解決方案進(jìn)行總結(jié)和歸納。

（1）核心層。核心層分組網(wǎng)帶寬升級(jí)至100/200 G，以滿足帶寬需求；L2/3下沉至骨干匯聚節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，降低時(shí)延；組建核心層集客分組網(wǎng)專網(wǎng)，負(fù)責(zé)跨區(qū)域集客業(yè)務(wù)調(diào)度。

（2）匯聚層。方案一：OTN下沉至普通匯聚點(diǎn)，打破分組網(wǎng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，無線、家寬、大顆粒集客業(yè)務(wù)由OTN承載，原有分組網(wǎng)環(huán)網(wǎng)僅負(fù)責(zé)承載小顆粒集客業(yè)務(wù)。方案二：OTN適度下沉，剝離所有家客及大顆粒集客業(yè)務(wù)，分組網(wǎng)按需升級(jí)至100/200 G，承載無線及小顆粒集客業(yè)務(wù)。

（3）接入層。解決帶寬的首要辦法是升級(jí)分組網(wǎng)帶寬至50/100 G；C-RAN站點(diǎn)不與普通宏站接入環(huán)共環(huán)，減少接入層帶寬壓力；針對(duì)部分密集區(qū)域，OLT進(jìn)一步下沉，節(jié)省主干光纜纖芯資源；OLT上聯(lián)口升級(jí)至雙10 G，滿足全百兆帶寬需求，當(dāng)后期部分區(qū)域用戶帶寬發(fā)展至全300 M+時(shí)，建議升級(jí)至10 GPON；適時(shí)引進(jìn)對(duì)稱型PON，滿足VR等對(duì)稱型業(yè)務(wù)需求。目標(biāo)網(wǎng)整體承載策略如圖7所示。

圖7 目標(biāo)網(wǎng)整體承載策略

3 結(jié)語

傳送的使命是“實(shí)現(xiàn)每一個(gè)Bits的傳送效益最大化”，面向未來5G、物聯(lián)網(wǎng)沖擊的傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃建設(shè)，本文分析各種業(yè)務(wù)的需求，探討各種新型網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路以及新技術(shù)，對(duì)傳送網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行合理的部署。