5G時(shí)代傳送網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展探討

章欽源

【摘要】? ? 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)物質(zhì)與美好生活的需求正在助推著技術(shù)的發(fā)展，飛速發(fā)展的現(xiàn)代化通信技術(shù)同時(shí)也給人們帶來了極大的便利。我國(guó)領(lǐng)先于世界的5G通信技術(shù)，為萬物互聯(lián)的時(shí)代的構(gòu)建提供了巨大的重要驅(qū)動(dòng)能力，但與此同時(shí)，也對(duì)現(xiàn)有的傳送網(wǎng)架構(gòu)提出了更大的挑戰(zhàn)。本文將基于傳送網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)5G時(shí)代背景下傳送網(wǎng)架構(gòu)的建設(shè)發(fā)展提出探討性意見。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 傳送網(wǎng)? ? 建設(shè)發(fā)展

傳送網(wǎng)作為各種信息交流的公共傳輸平臺(tái)，為各種通信業(yè)務(wù)快速發(fā)展提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)承載能力，滿足業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)多種多樣的承載需求。5G網(wǎng)絡(luò)相比以往的2G/3G/4G具有靈活性高、時(shí)延低、帶寬大的需求特點(diǎn)，傳送網(wǎng)想要全面適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，需要結(jié)合傳送網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，突破傳輸與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的界限，從而實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)腎P化、網(wǎng)絡(luò)扁平化與服務(wù)化。

一、傳送網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

傳送網(wǎng)發(fā)展至今，起步于“電”時(shí)代，成熟于“光”時(shí)代，從起初PDH、SDH的TDM時(shí)分復(fù)用技術(shù)，到后來WDM波分復(fù)用以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)大行其道?，F(xiàn)如今我國(guó)的建設(shè)主流有以PTN為代表的分組傳送網(wǎng)及以O(shè)TN為代表的光傳送網(wǎng)，這兩種傳送設(shè)備承擔(dān)了目前使用最廣泛的4G LTE業(yè)務(wù)，剩余的2G、3G業(yè)務(wù)則由SDH和DWDM來承載。隨著2020年5G的初步部署，傳送網(wǎng)針對(duì)先有4G傳送網(wǎng)的帶寬進(jìn)行了進(jìn)一步的拓寬，但單純的拓寬帶寬，無法從根本上支撐起5G網(wǎng)絡(luò)，“萬物互聯(lián)”對(duì)傳送網(wǎng)帶來了更大的挑戰(zhàn)，如何從4G傳送網(wǎng)平滑地過渡到5G傳送網(wǎng)架構(gòu)，需要持續(xù)的探索以及規(guī)劃優(yōu)化。

二、5G的應(yīng)用場(chǎng)景

與4G相比，5G時(shí)代呈現(xiàn)出多場(chǎng)景、多業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，其在移動(dòng)通信方面提出了前所未有的高要求。

2.1 eMBB增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶

eMBB（Enhanced Mobile Broadband）作為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的最主要應(yīng)用，滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)的需求，推動(dòng)了大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，如VR/AR、4K/8K超高清視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，是用戶能最直接感受到的應(yīng)用場(chǎng)景，能為用戶帶來前所未有的沉浸體驗(yàn)。

1.高速率。不同時(shí)期對(duì)速率有著不同的要求，在應(yīng)用大爆發(fā)的今天，網(wǎng)絡(luò)速率的提升，就好比是鋪路搭橋，在面對(duì)VR/AR等對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率要求很高的超高清業(yè)務(wù)時(shí)，才能不受限制，提升用戶的體驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用。

2.泛在網(wǎng)。5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋將隨處可達(dá)，除了服務(wù)用戶的娛樂功能，還支撐豐富的工業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

廣泛覆蓋，即覆蓋社會(huì)生活的每個(gè)角落，所到之處，網(wǎng)絡(luò)都能暢通無阻，而廣覆蓋恰恰也是萬物互聯(lián)的基礎(chǔ);

縱深覆蓋，即厚覆蓋，針對(duì)先有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)、穩(wěn)定性，即便是地下車庫(kù)，也能進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航。

2.2 mMTC大規(guī)模機(jī)器通信

mMTC（Massive Machine Type Communications）作為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的長(zhǎng)期目標(biāo)，人與物的通信、物與物的通信在不久的未來將普遍存在，為物聯(lián)網(wǎng)提供更廣泛、更成熟的應(yīng)用場(chǎng)景。

1.萬物互聯(lián)。在未來，人與終端的關(guān)系增長(zhǎng)為1：N。移動(dòng)通信正在從人與人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進(jìn)，萬物互聯(lián)是必然趨勢(shì)，生活中的每個(gè)產(chǎn)品都將接入網(wǎng)絡(luò)。智能家庭場(chǎng)景里，窗簾、門窗、空調(diào)、冰箱、電視等等將彼此互聯(lián)，構(gòu)成有機(jī)統(tǒng)一的整體;路上的路燈、交通信號(hào)燈、通信桿，以及飛馳而過的汽車，無數(shù)的傳感器、計(jì)量和監(jiān)控設(shè)備，無時(shí)無刻不在給彼此發(fā)生通信信號(hào)。

2.低功耗。萬物互聯(lián)帶來便利的同時(shí)，也伴隨著終端設(shè)備的大規(guī)模爆發(fā)，勢(shì)必對(duì)功耗提出更高的要求。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的能源供應(yīng)只能靠電池，通信過程中大量的能源消耗，難以使物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用，也難以被用戶所接受。

eMTC、NB-IoT是時(shí)下盛行兩種物聯(lián)網(wǎng)制式，均具有增強(qiáng)覆蓋、低功耗、低成本的技術(shù)特點(diǎn)，在頻段、移動(dòng)性及速率方面，eMTC具有更大優(yōu)勢(shì)，而在成本、覆蓋方面，NB-IoT則優(yōu)勢(shì)更明顯，二者各有千秋，將在不同領(lǐng)域發(fā)揮各自的作用，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的平滑升級(jí)。

2.3 uRLLC超高可靠和低時(shí)延通信

uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）作為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的核心技術(shù)支持，提供了超低用戶面時(shí)延及超高可靠性，在工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、交通安全與控制等等場(chǎng)景的應(yīng)用，起到?jīng)Q定性的作用。

1.低時(shí)延。工業(yè)化發(fā)展到一定程度，大量人力勞動(dòng)將被機(jī)器所替代，工業(yè)自動(dòng)化、無人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等智能化場(chǎng)景應(yīng)運(yùn)而生。與人與人之間的信息交流不同，高度智能化的物與物交流需要毫秒級(jí)的時(shí)延，失之毫厘差之千里，絲毫的誤差會(huì)導(dǎo)致整個(gè)體系的失控，帶來無法彌補(bǔ)的傷害。

2.重構(gòu)安全。每個(gè)硬幣都存在兩面性。長(zhǎng)期以來，安全問題一直飽受詬病，隱私泄露問題在現(xiàn)如今也愈加暴露無遺，5G所帶來的大規(guī)模設(shè)備接入、設(shè)備互聯(lián)，同時(shí)也大大增加了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全隱患。這需要針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全機(jī)制的重構(gòu)，從底層解決安全問題，構(gòu)建5G的“內(nèi)生安全”，瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、身份、數(shù)據(jù)和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)審計(jì)和控制，形成與業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合的多重、多維度防御體系，最大程度消除網(wǎng)絡(luò)安全隱患。

三、5G對(duì)傳送網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展提出的要求

3.1開拓網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改革

在傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建階段中，核心技術(shù)的革新是重中之重，必須從規(guī)劃環(huán)節(jié)出發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層次重新規(guī)劃，優(yōu)化升級(jí)PTN設(shè)備的功能。

SPN是中國(guó)移動(dòng)在承載3G/4G回傳的分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)基礎(chǔ)上，面向5G和政企專線等業(yè)務(wù)承載需求，融合創(chuàng)新提出的新一代切片分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案。SPN具備前傳、中傳和回傳的端到端組網(wǎng)能力，通過FlexE（靈活以太網(wǎng)）接口和切片以太網(wǎng)（Slicing Ethernet，SE）通道支持端到端網(wǎng)絡(luò)硬切片，并下沉L3功能至匯聚層甚至綜合業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)來滿足動(dòng)態(tài)靈活連接需求[1]。采用新型技術(shù)來承載業(yè)務(wù)，在提高連接的轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，還能保障IP傳送在骨干層的傳送質(zhì)量，確保本地網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備穩(wěn)定性。再有，開展二層轉(zhuǎn)三層功能建設(shè)，提升對(duì)三層動(dòng)態(tài)路由的技術(shù)支撐，保證傳送設(shè)備在公共路由協(xié)議層能提供各種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的支撐。

在未來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新，需要傳送網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)技術(shù)合作平臺(tái)，匯聚集體智慧、形成資源分享，達(dá)到行業(yè)的通盤合作，共同推進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新。

3.2推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展呈現(xiàn)出來的扁平化、服務(wù)化架構(gòu)，順應(yīng)了IP化的發(fā)展趨勢(shì)。分組傳送網(wǎng)可定義為IP網(wǎng)絡(luò)+傳送網(wǎng)的融合產(chǎn)物，基于此角度，其涉及的技術(shù)五花八門，傳輸協(xié)議也繁多復(fù)雜，以往層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難以滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需求，必須思考已有傳輸網(wǎng)絡(luò)和上層網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的適應(yīng)性問題[2]，對(duì)原本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善?；?G的多業(yè)務(wù)、多場(chǎng)景特點(diǎn)，未來的網(wǎng)絡(luò)將是定制化、服務(wù)化的，在大一統(tǒng)的傳輸平臺(tái)上“求同存異”，針對(duì)不用的用戶場(chǎng)景提供與之匹配的網(wǎng)絡(luò)功能、服務(wù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的靈活性，合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，做到精準(zhǔn)差異化設(shè)計(jì);與此同時(shí)，數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)的平臺(tái)也將逐步下沉至邊緣側(cè)，就近提供端服務(wù)，滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)智能業(yè)務(wù)方面的需求。

著眼目前的發(fā)展?fàn)顩r，如何平滑地從4G架構(gòu)過渡到5G架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新型傳送網(wǎng)絡(luò)與原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容，需要使用準(zhǔn)確的方法，認(rèn)真比對(duì)傳輸設(shè)備，綜合思考各個(gè)方面的因素，做好合理科學(xué)的規(guī)劃，減少網(wǎng)絡(luò)層次，平衡好網(wǎng)絡(luò)拓展與成本方面的問題，逐一考慮，充分發(fā)揮先有相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。通過實(shí)現(xiàn)扁平化、服務(wù)化，大大提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時(shí)有效控制運(yùn)維成本，緩解運(yùn)營(yíng)商的成本壓力。推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)扁平化、服務(wù)化發(fā)展，從而避免資源的浪費(fèi)。

3.3探索網(wǎng)絡(luò)高融合性

積極探索實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)和互通，打造萬物互聯(lián)的時(shí)代。在5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)能力不僅包含連接能力，還包括云計(jì)算、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等能力，這些能力運(yùn)營(yíng)商需逐步建設(shè)和完善。執(zhí)行IP與QoS技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的整合，在5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所需的承載網(wǎng)絡(luò)中，不同承載網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)功能的分配功能以及無障礙互聯(lián)互通功能起到?jīng)Q定性作用，需要技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，研究推進(jìn)支持高速移動(dòng)互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、高密度新型分布式協(xié)作與自組織組網(wǎng)、異構(gòu)系統(tǒng)無線資源聯(lián)合調(diào)配技術(shù)等。

此外，實(shí)現(xiàn)傳送網(wǎng)的完善，需統(tǒng)籌規(guī)劃，針對(duì)新設(shè)備的適應(yīng)度做相應(yīng)的提高，在光傳送網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作方面，需要相關(guān)研發(fā)人員的持續(xù)深入研究和分析，特別是在不同層次網(wǎng)絡(luò)中，思考如何確保5G網(wǎng)絡(luò)所采用的不同形式的架構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用， 以多種網(wǎng)絡(luò)混合覆蓋的形式，實(shí)現(xiàn)接入終端和網(wǎng)絡(luò)綜合成本的優(yōu)化，支撐行業(yè)數(shù)字大腦的建設(shè)。

3.4強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全體系

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，安全問題比以往更需得到重視。大規(guī)模通信設(shè)備的接入，意味著引入了大量的網(wǎng)絡(luò)攻擊入侵點(diǎn);SDN分離了數(shù)據(jù)面與控制面，由此產(chǎn)生的控制集中化，一旦其功能失效或遭非法控制，將影響整個(gè)系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定;而生活產(chǎn)品的智能化，也極大加重了網(wǎng)絡(luò)攻擊所造成的的安全風(fēng)險(xiǎn)，以往在虛擬世界才存在的安全隱患，未來將如地雷般深埋在生產(chǎn)生活中的每個(gè)角落。

強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全體系，需要自底向上、全方位建立安全機(jī)制。從底層做起，從傳輸協(xié)議入手，嘗試微密鑰機(jī)制，強(qiáng)化數(shù)據(jù)認(rèn)證字段，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、加密?提供端到端、多層次的安全隔離措施，做好關(guān)鍵數(shù)據(jù)的加密與備份;加強(qiáng)系統(tǒng)安全固化，針對(duì)管理控制操作采取安全審計(jì)與跟蹤，強(qiáng)化防御體系。

另外，考慮到5G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)化特性，建立“專網(wǎng)專護(hù)”機(jī)制，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)采取差異化的保護(hù)手段，高機(jī)密性業(yè)務(wù)可適當(dāng)犧牲傳輸時(shí)延，換取多重保護(hù)認(rèn)證，提供更高的安全性。在安全體系的優(yōu)化過程，如何做好保護(hù)層級(jí)與業(yè)務(wù)傳輸?shù)钠胶猓枰a(chǎn)業(yè)鏈上多方的協(xié)同、持續(xù)溝通，同時(shí)也需要相關(guān)安全技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的研究建立，提供強(qiáng)有力的保障。

四、結(jié)束語(yǔ)

作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，傳送網(wǎng)的發(fā)展一直與業(yè)務(wù)網(wǎng)的變遷息息相關(guān)。伴隨5G網(wǎng)絡(luò)的大力發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)IP化、服務(wù)化的進(jìn)程加快，IP會(huì)統(tǒng)一整個(gè)業(yè)務(wù)層，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)大量大顆粒IP電路傳送需求，城域傳送網(wǎng)建設(shè)應(yīng)高度重視業(yè)務(wù)網(wǎng)的IP化、融合化、扁平化、服務(wù)化對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的影響，深入部署OTN技術(shù)為代表的光傳送網(wǎng)絡(luò)和SPN技術(shù)為代表的切片傳送網(wǎng)絡(luò)，積極推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，持續(xù)探索SDN/NFV新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，重新構(gòu)建城域傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，滿足網(wǎng)絡(luò)IP化新增大顆粒需求，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源最優(yōu)化，保障網(wǎng)絡(luò)的高效、安全。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] VIAVI 5G SPN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試解決方案[J]. 通信世界，2020（13）：33-35.

[2] 王超綿. 5G傳送網(wǎng)的發(fā)展模式[J]. 通訊世界，2019，26（9）：180-181.

[3] 董超，王瀚冰，毛艾杭，等. 面向5G的光傳送網(wǎng)需求及挑戰(zhàn)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（6）：41.