5G 承載網(wǎng)由PTN 向SPN 演進(jìn)的關(guān)鍵問題研究

［曾軍］

1 引言

中國(guó)移動(dòng)自2009 年開始建設(shè)PTN 傳送網(wǎng)至今已有12 年，PTN 網(wǎng)絡(luò)在解決2G/3G/4G 基站承載方面起到了關(guān)鍵性的作用，設(shè)備性能愈發(fā)成熟穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模激增。但面向5G 承載，PTN 設(shè)備性能缺陷明顯，僅適宜于5G 初期eMBB 的承載需求，必須向SPN 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)?，F(xiàn)階段SPN 已具備一定的規(guī)模，各地市存在SPN 與PTN 網(wǎng)絡(luò)共存，多網(wǎng)多平臺(tái)架構(gòu)使得城域傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)維護(hù)壓力巨大，本文聚焦于研究PTN 與SPN 融合的關(guān)鍵步驟進(jìn)程，在SPN 與PTN 網(wǎng)絡(luò)共存的周期內(nèi)，在充分挖潛和保護(hù)PTN投資的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載平滑過渡到SPN 網(wǎng)絡(luò)。

2 PTN 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及問題分析

本文以河北移動(dòng)某地市城域傳送網(wǎng)為案例進(jìn)行分析。

（1）核心層

根據(jù)核心層承載業(yè)務(wù)的不同，傳輸系統(tǒng)包括3 類設(shè)備3 個(gè)平臺(tái)分別解決2G/3G、集客、4G/5G 的業(yè)務(wù)回傳落地。其中解決2G/3G 回傳的傳輸核心設(shè)備為早期10G 系統(tǒng)，投產(chǎn)年限長(zhǎng)，設(shè)備業(yè)務(wù)槽位以低速低密度板卡為主，且設(shè)備已停產(chǎn)，不具備平滑升級(jí)至SPN 能力。

核心層設(shè)備組網(wǎng)以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主，為方便業(yè)務(wù)調(diào)度，配置大量專屬的2G3G集客業(yè)務(wù)落地設(shè)備，導(dǎo)致核心機(jī)房設(shè)備冗余嚴(yán)重，鏈路利用率較低。根據(jù)網(wǎng)管流量工具報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析核心層鏈路平均利用率不超過20%，具體鏈路利用率統(tǒng)計(jì)如圖1 所示。

圖1 核心層鏈路帶寬利用率

（2）匯聚層

城域傳送網(wǎng)匯聚層按照垂直分層水平分區(qū)的建設(shè)思路，構(gòu)建了雙平面架構(gòu)，分別承載2G/3G、4G/5G/集客業(yè)務(wù)。由于市縣匯聚層SPN 網(wǎng)絡(luò)在2020 年剛新建，受限于市縣波分系統(tǒng)容量不足，未能實(shí)現(xiàn)SPN 網(wǎng)絡(luò)骨干匯聚層與核心層的直接連通?？h局SPN 設(shè)備通過與同局址的PTN 網(wǎng)絡(luò)互通，實(shí)現(xiàn)市縣業(yè)務(wù)的回傳，存在嚴(yán)重的帶寬瓶頸，需加快擴(kuò)容市縣100G 波分系統(tǒng)，完善SPN 網(wǎng)絡(luò)市縣匯聚層與核心層的鏈路建設(shè)。

市縣骨干匯聚層以原有PTN 網(wǎng)絡(luò)為主要承載平臺(tái)，但原有設(shè)備性能受限，不支持100G 端口擴(kuò)容，無(wú)法平滑升級(jí)至SPN網(wǎng)絡(luò)。目前各縣采用口字形結(jié)構(gòu)與核心層互通，以2*10GE 鏈路為主，鏈路忙時(shí)平均帶寬利用率在30%以內(nèi)，但個(gè)別鏈路峰值忙時(shí)峰值可達(dá)到60%，具體鏈路利用率統(tǒng)計(jì)如圖2 所示。

圖2 骨干匯聚層鏈路利用率

（3）接入層

在2G/3G/4G 時(shí)代，由于秉承傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，采用DRAN 模式為主，在后4G 時(shí)代開始以CRAN 模式為主。截至目前4G BBU 采用DRAN 模式占比66.02%，CRAN 集中在市區(qū)城區(qū)和縣城城區(qū)，其BBU 小集中（BBU集中數(shù)小于10 臺(tái)）占比27.63%，BBU 大集中（BBU 集中數(shù)大于10 臺(tái)）占比6.34%。BBU 集中所對(duì)應(yīng)接入設(shè)備槽位利用率及端口利用率較高，PTN960 槽位利用率高達(dá)92.23%，各類接入設(shè)備能力統(tǒng)計(jì)詳見表1 所示。如5G 同站址部署，將存在較大的槽位和10GE 端口空缺，因此存在5G 站點(diǎn)新增SPN 設(shè)備疊加的需求，將進(jìn)一步加劇接入層設(shè)備組網(wǎng)的復(fù)雜性。

表1 接入層設(shè)備能力現(xiàn)狀

縣域以下區(qū)域以DRAN 模式為主的站點(diǎn)布局，導(dǎo)致接入層傳輸設(shè)備規(guī)模龐大，傳輸接入設(shè)備組網(wǎng)復(fù)雜，超大環(huán)、超長(zhǎng)鏈現(xiàn)象突出，接入層成環(huán)率僅53.20%，有較大提升空間?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也無(wú)法滿足5G 高帶寬，低延時(shí)等承載需求，因此在SPN 接入設(shè)備部署時(shí)需同步優(yōu)化接入層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，避免網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理現(xiàn)象進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致后期優(yōu)化壓力增加。

3 5G 承載需求測(cè)算

隨著5G 手機(jī)終端價(jià)格的平民化，千元機(jī)的陸續(xù)推出，5G 用戶規(guī)模將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，在uRLLCmMTC 行業(yè)應(yīng)用盈利模式未取得突破性進(jìn)展前，eMBB 依然會(huì)是5G網(wǎng)絡(luò)部署的主要驅(qū)動(dòng)因素，現(xiàn)有PTN 過渡式承載5G 的模式不利于網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，因此SPN 網(wǎng)絡(luò)部署也會(huì)隨之加快建設(shè)步伐。在手機(jī)終端用戶使用習(xí)慣不發(fā)生較大的情況下，近期可采用基于一元線性回歸算法，計(jì)算各區(qū)縣流量增幅情況，以便針對(duì)不同情況制定差異化的區(qū)縣PTN 與SPN融合進(jìn)程。

根據(jù)PTN 網(wǎng)管流量工具，分析近12 個(gè)月的流量增長(zhǎng)情況，各區(qū)縣測(cè)算結(jié)論如圖3 所示。

圖3 各區(qū)縣基站流量增長(zhǎng)預(yù)測(cè)

4 SPN 演進(jìn)關(guān)鍵步驟

中國(guó)移動(dòng)將SPN 定位綜合承載平臺(tái)，采用基于SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過NPV 的切片技術(shù)滿足不同業(yè)務(wù)的承載需求。因此在進(jìn)行SPN 與PTN 網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)，應(yīng)結(jié)合SPN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載目標(biāo)定位進(jìn)行。

（1）關(guān)鍵步驟一：優(yōu)化核心層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

核心層架構(gòu)的優(yōu)化對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)影響最大，優(yōu)先考慮對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響。在網(wǎng)絡(luò)融合割接前需做好充分準(zhǔn)備：全面梳理現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)，分析清楚流量走向，業(yè)務(wù)影響清單，影響時(shí)間等；操作前需協(xié)調(diào)各相關(guān)專業(yè)及時(shí)做好業(yè)務(wù)確認(rèn)，確保網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定、用戶無(wú)感知演進(jìn)。

根據(jù)現(xiàn)有PTN 設(shè)備性能，在不影響4G 業(yè)務(wù)承載的情況下，對(duì)具備平滑升級(jí)能力的100G PTN 設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)至SPN 設(shè)備。按照4+N 的核心架構(gòu)，打通SPN 核心設(shè)備與4G/5G 核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)核心設(shè)備、IMS 核心交換機(jī)等業(yè)務(wù)的互聯(lián)鏈路，確保SPN 綜合承載業(yè)務(wù)能力。2G/3G承載業(yè)務(wù)路徑不做調(diào)整，隨著2G/3G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)自然退網(wǎng)逐步對(duì)老舊PTN 設(shè)備進(jìn)行退服，簡(jiǎn)化核心層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

（2）關(guān)鍵步驟二：骨干匯聚層網(wǎng)絡(luò)融合

市縣骨干匯聚層融合，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，提前做好市縣100G 波分系統(tǒng)的擴(kuò)容。根據(jù)各區(qū)縣流量測(cè)算結(jié)果，對(duì)擴(kuò)容帶寬緊張的區(qū)縣優(yōu)先實(shí)施，采用口字形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決市縣SPN 骨干匯聚設(shè)備與核心設(shè)備直聯(lián)鏈路擴(kuò)建。原有10G PTN 平面暫時(shí)不做調(diào)整，避免短期內(nèi)業(yè)務(wù)調(diào)整量大，影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)承載。同時(shí)嚴(yán)格控制10G PTN 網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容，新增業(yè)務(wù)應(yīng)全部由SPN 網(wǎng)絡(luò)承載。通過軟切換的方式，逐步完成10G PTN 平面的業(yè)務(wù)割接。

（3）關(guān)鍵步驟三：接入層平滑割接過渡

接入層設(shè)備存留規(guī)模巨大，可挖潛利用空間高。接入環(huán)上聯(lián)設(shè)備節(jié)點(diǎn)應(yīng)逐步割接至SPN 匯聚節(jié)點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)有SPN 與PTN 共址疊加的5G 站點(diǎn)，應(yīng)于對(duì)原有4G/專線業(yè)務(wù)逐步完成割接。城區(qū)新增4G/5G/集客業(yè)務(wù)站點(diǎn)應(yīng)采用SPN 設(shè)備承載，盡量減少SPN 與PTN 混合組網(wǎng)情況，實(shí)現(xiàn)SPN 設(shè)備連片區(qū)覆蓋。鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域，可按照SPN目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提前對(duì)PTN 接入環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，解決網(wǎng)絡(luò)安全隱患，也為后期平滑演進(jìn)至SPN 打下基礎(chǔ)，避免網(wǎng)絡(luò)二次結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。

5 結(jié)束語(yǔ)

面向5G 承載PTN 向SPN 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)是大勢(shì)所趨，PTN與SPN長(zhǎng)期共存也是業(yè)內(nèi)共識(shí)，在整個(gè)融合的過程中，保障傳送網(wǎng)安全穩(wěn)定的平滑過渡是關(guān)鍵。面對(duì)巨量的PTN網(wǎng)絡(luò)存量規(guī)模，融合過程應(yīng)不急不躁，自上而下實(shí)現(xiàn)客戶無(wú)感知的過渡中，提升傳輸網(wǎng)承載能力確保未來(lái)垂直行業(yè)不同類型業(yè)務(wù)高性能高標(biāo)準(zhǔn)的承載需求。