“大連接”戰略下傳送網架構演進研究

崔云峰

摘 要：文章主要探討如何在互聯網+、大數據、云計算等一系列重點工程的實施下，能為內蒙古移動的發展帶來契機。分析了其面向“大連接”戰略下多種業務承載時存在的瓶頸及積極探索“大連接”傳送網架構的解決方案。

關鍵詞：5G；前傳網絡；回傳網絡；SDN；Mesh網

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0063-02

Abstract： This paper mainly discusses how to bring opportunities for the development of Inner Mongolia Mobile under the implementation of a series of key projects， such as Internet Plus， big data， cloud computing and so on. This paper analyzes the bottleneck of multi-service carrying under the strategy of "large connection" and actively explores the solution of "large connection" transport network architecture.

Keywords： 5G； forepass network； back transmission network； SDN； Mesh network

1 研究背景

新一輪技術革命開啟數字化時代，普遍連接成為數字化時代最根本特征。在電信行業談轉型、謀發展的大背景下，中國移動將聚焦連接，通過“做大連接規模，做優連接服務，做強連接應用”，努力開創數字化產業新格局。

隨著物聯網市場需求的進一步發展，人們對于5G的需求日漸高漲。5G可以達到每平方公里百萬級終端的連接，更好地支撐萬物互聯戰略；5G可以實現10Gbit/s的速率，具有毫秒級的時延，可以更好地支撐無人駕駛等車聯網應用。

同時，系列宏觀政策如寬帶內蒙古、互聯網+、大數據、云計算等一系列重點工程的實施給內蒙古移動的發展帶來契機。

2 面向“大連接”的業務發展預測

面向“大連接”的業務需求進行梳理、分析，從業務需求入手，為傳送網架構演進研究提供正確的研究方向。

目前內蒙古移動傳送網承載業務大致可以分為2G/3G、4G、家庭寬帶、集團專線幾類，其中2G/3G業務正在逐漸走向衰退，4G、家庭寬帶、集團專線等業務為目前主流的業務需求。

2.1 5G業務需求預測

ITU-R（國際電信聯盟無線電通信組）將5G應用劃分為三個場景：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）、超高可靠低時延通信（uRLLC）。

ITU（國際電信聯盟）、IMT-2020（2015年10月26日至30日，在瑞士日內瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯無線電通信部門（ITU-R）正式批準了三項有利于推進未來5G研究進程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”）推進組等國內外5G研究組織機構均對5G提出了毫秒級的端到端時延要求，理想情況下端到端時延為1ms，實際情況下端到端時延為5-10ms左右。5G連續廣域覆蓋場景是最基本的覆蓋方式，需要隨時隨地為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗速率，其單基站均值帶寬將達到6.75G，單基站峰值帶寬將達到16G；5G熱點高容量場景面向局部熱點區域，需要滿足用戶1Gbps以上的用戶體驗速率，其單基站均值帶寬將達到32.85G，單基站峰值帶寬將達到50.8G。

2.2 家庭寬帶業務需求預測

家庭寬帶在帶寬提供能力、價格、屏幕顯示等方面的優勢，使家庭寬帶具有不可替代的作用。三網融合、超高清視頻、智能家庭、VR等業務的發展，將是家庭寬帶的主要發展方向。隨著視頻業務的發展，對傳送網要求更高。4K視頻要求帶寬30～50M，而VR則要求200M以上的帶寬。

3 傳送網目標架構及演進思路

重點對于未來傳送網的演進思路進行論證，并分析現網升級方案存在的利弊，從而推導出傳送網演進的目標架構。

3.1 傳送網面向“大連接”業務承載的短板分析

3.1.1 網絡拓撲結構扁平化不足

“大連接”時代，“業務云”進一步下沉，“業務云”到“業務端”的縱向時延及“業務端”到“業務端”的橫向時延大大降低，對傳送網的時延要求更高，傳送網必須向扁平化發展。

傳統傳送網分為接入層、匯聚層、核心層三層結構，每一層網絡都以環型結構為主，且環路上傳輸節點較多，數據傳輸過程中需通過大量網元，將產生較高的時延，在“大連接”時代傳送網應進一步向“扁平化”演進。

3.1.2 帶寬容量不足

根據業務需求預測分析，“大連接”時代接入層100G組網已成為發展趨勢，而核心層/匯聚層則將可能達到T級別組網。而目前傳送網現狀接入層多為GE/10GE環路，核心層和匯聚層為10GE/100GE環路，無法滿足“大連接”業務帶寬發展需求。

3.1.3 三層設備高置

現網PTN三層設備一般部署在地市核心機房，完成地市4G基站X2業務轉發，4G承載只需要在核心層啟用L3 VPN功能，匯聚層仍采用L2 VPN分組轉發功能。“大連接”時代，一方面，三層設備下掛基站將更多，路由條目數量將更大，如果三層仍然高置，三層設備將不堪重負，如三層節點故障，影響范圍將很大；另一方面，三層高置橫向流量時延大，將不能滿足“大連接”時代基站間橫向流量時延需求。所以三層設備需下移帶，其優點一是三層設備下掛基站減少，流量減少，路由條目減少，壓力大大降低，安全性能增加，故障影響范圍減少；二是基站間的橫向流量跳數減少，時延減少。

3.2 面向“大連接”的傳送網架構演進思路

面向“大連接”的傳送網架構應滿足高帶寬、低時延、集約化和切片化的網絡承載要求，網絡架構應進一步Mesh化、全光化。

3.2.1 前傳網絡和回傳網絡的劃分思路

基于“大連接”戰略背景下傳送網架構扁平化的訴求，結合5G業務對于“回傳網絡”和“前傳網絡”的劃分思路，設想將傳統傳送網原有的多層網絡結構簡化為廣義的“回傳網絡”和“前傳網絡”。

新的城域“回傳網絡”包括傳統傳送網中城域核心層、城域匯聚層兩個層面；新的“前傳網絡”包括傳統傳送網中無線基站、家庭寬帶、集團專線的接入部分以及面向5G的接入網絡。

3.2.2 傳送網“回傳網絡”演進思路

目前傳送網組網多采用環型結構，未來“回傳網絡”的建設在環網結構基礎上，結合5G和家寬業務發展疊加“1+1鏈型”結構，向Mesh化演進。

面向“大連接”的業務承載采用轉發和控制分離的架構，轉發面虛擬化，呈現“一個物理架構、多種組網結構”的形態，通過網絡切片，按需構建不同的邏輯網絡實例，未來3G、4G等小顆粒業務依然可以通過環網結構進行承載；5G uRLLC、4K視頻等對時延要求較高的業務可以通過1+1鏈型結構直達業務落地點，最大限度降低時延；對于節點間有橫向業務流量需求的，如IDC業務，可通過Mesh化網絡一跳直達。

3.2.3 傳送網“前傳網絡”演進思路

前傳網絡的演進應結合業務需求，按場景合理選擇集中式或分布式BBU，采用OTN或者裸光纖方式進行承載。前傳PON網絡向10GPON進行演進，前傳PTN/OTN網絡向100G演進。

BBU 集中化成為無線網絡發展的重要趨勢，移動前傳應用成為BBU 集中化的一個重要內容，如何解決拉遠RRU的傳輸承載，業內提出了多種解決方案，包括光纖直驅、無源彩光、有源WDM/OTN等方案。

3.2.4 面向“大連接”的傳送網目標架構

傳統的城域核心、匯聚層演進為“回傳”網絡主要是基于業務流向的變化，EPC、BRAS、CDN等業務設備將逐步實現下沉部署，同時傳統的無線BBU將集中化部署并上移至接入匯聚機房，需要構建Mesh化的組網。

面向“大連接”的傳送網架構和傳統網絡相比，在業務承載上發生了如下變化：

無線網絡方面， 2G、3G、4G網絡依然要通過傳統的SDH/PTN傳送網進行承載，5G由于C-RAN的組網需求，需要在前傳網絡引入OTN或采用裸光纖、無源彩光等傳輸方式，5G業務回傳則要借助mesh化光層組網，就近回落至EPC。

家庭寬帶業務方面，依然要通過PON網絡承載，技術上將采用更高帶寬的10GPON甚至100GPON，OLT將通過Mesh化光層組網選擇最優路徑上行至BRAS。

集團客戶業務方面，互聯網專線和一般數據專線依然通過PON網絡進行承載，對于帶寬需求較小的重要專線可采用PTN/SDH的方式承載，帶寬需求較大的高端大客戶專線通過OTN的方式進行承載，對于邊緣DC互聯需求，可通過Mesh化光層組網高效直達。

4 總結與展望

本文在中國移動“大連接”戰略背景下，結合未來5G、家庭寬帶、集團客戶等業務的迅猛發展，以內蒙古移動傳送網網絡現狀作為基礎，分析其面向“大連接”戰略下多種業務承載時存在的瓶頸，積極探索“大連接”傳送網架構的演進思路，通過本文的研究達到合理分配建設投資、科學儲備基礎資源的目的。

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