面向5G場景PTN演進SPN的建設策略研究

田珍念

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，珠海 519000）

1 NSA組網終端雙模式連接下4G/5G協同傳輸

3GPP討論的5G部署多種方式，根據5G控制面錨點位置區分為兩大類：獨立部署（SA），以5G NR作為錨點接入NGC；非獨立部署（NRA），以LTE eNB為錨點接入EPC或以eLTE eNB接入NGC。

從運營商投資來說，NSA（Option3x）標準2017H2已凍結，核心網云化EPC升級支持EPC+，未來演進到NGC，接入網5G NR可按需在熱點部署；另一方面，SA（Option2）需要核心網引入新NGC，接入網5G NR需要大投資連續覆蓋。業界觀點NSA組網Option3x是5G初期必要的演進路線，最終會演進到SA。

圖1 5G多種網絡架構應用場景建議

如圖所示，在網絡演進過程中，需要4G站與5G站間建立互聯承載通道進行協同流量通信。（1）存在較少場景：當5G站與4G站部署同一位置，協同流量可以BBU間承載；（2）存在較多場景：當5G站與4G站部署不同位置，協同流量只有通過傳輸PTN/SPN系統進行轉接。A、如5G站與4G站接入同一PTN平面可以在L2/L3位置互通；B、如5G站與4G站接入不同PTN平面則只可以在L3位置通過UNI互通，對大中型城市來說方式B流量路徑繞行過遠。

圖2 雙平面承載不利于協同流量通信

為減少繞行協同流量，組網方面建設策略如下：（1）根據接入區/微網格的區劃，合理部署綜合接入機房。將區域內多個4G BBU，多個5G BBU/DU集中建設在綜合接入機房內，形成BBU池，以減少4G/5G站間通過傳輸承載網協同；（2）一個匯聚區域內所有4G站、5G站的按區劃接入至相同匯聚PTN/SPN設備（一般雙歸結構），后期方便納入同一IGP域。（3）如果目前匯聚PTN設備不支持5G承載，且端口不足情況下，可考慮進行設備替換為能演進SPN的設備。

2 5G承載網技術主要需求

4G進入長尾期應用發展期階段，與5G建設起步期時間基本重合。4G網絡應對DOU值翻倍增長升級改造，考慮4G/5G共承載，兼顧5G需求，即滿足不限量帶寬需求，同時可平滑5G，確保投資不浪費。

對于5G建設規劃圍繞一個中心（三大應用場景）：eMBB、uRLLC、mMTC，三者各有不同需求特征。歸納起來總體為：（1）對于時延敏感的業務，應用網關下移接入邊緣，協同就近轉發；（2）對于時延不敏感的業務，應用網關集中上移，優化網絡運維。業界觀點5G到來第一波應用為eMBB（2019-2021），對傳輸網為帶寬要求；第二波應用為uRLLC（2022-），對傳輸網為時延要求；第三波應用為mMTC，對傳輸暫無要求；不同的業務需求衍生出垂直行業的分片（2022-），對傳輸網為配套切片需求。

（1）帶寬方面：5G低頻組網示例，單站均值3.2G，峰值5.8G，如按6-8個站點傳統接入環組網，接入環帶寬可規劃50GE。如按C-RAN接入環組網，接入帶寬可規劃100GE/200GE。5G初期負載預計利用率不高，10GE接入環是初期最低組網要求。按業界收斂比接入環：匯聚環（接入匯聚設備-區縣骨干匯聚設備）：核心環（區縣骨干匯聚設備-地市核心機樓）=8：2：1，以及區域5G站點匯聚密度，匯聚層帶寬至少為100GE/200GE，核心環帶寬至少為200GE/400GE。

（2）時延方面：影響時延的第一因素是傳輸距離，必須將業務處理的核心網功能下沉到地市核心機樓、地市區縣（骨干匯聚）機樓或接入匯聚機房。影響時延的第二因素是傳輸設備時延，端到端FlexE隧道，提供高品質低時延業務承載。

（3）網絡切片：FlexE技術實現5G分片，一網多用，軟硬隔離兼備。

圖3 傳輸設備端口切片滿足不同業務

（4）靈活調度與智能管控：5G新業務驅動核心網云化，業務網關下沉降低時延，業務流向由南北流向轉為東西 & 南北混合流向。L3功能需下沉，實現基站 & 云間互聯業務靈活連接。

設備采用SR-TP技術更具優勢與價值，適配5G不同業務場景，簡化網絡規劃部署。根據不同業務類型，可采用SR-BE模式或SR-TE模式。

圖4 SR-TP技術解決5G業務復雜流量

3 PTN演進SPN的建設策略

SPN繼承了PTN的全部特性，是PTN的增強版本。PTN的可演進到SPN，符合行業發展趨勢。

3.1 場景一

5G建設初期（eMBB），基站規模較小、用戶較少、業務量少。5G基站主要集中于熱點區域。

（1）采用舊有PTN網絡方案解決。接入層至少10GE，匯聚層/核心層至少N*10GE、40GE。本方案關鍵點在于PTN設備沒辦法支持SPN升級，網絡可支持一些5G試點、局部業務。

（2）采用新代PTN網絡方案解決。近幾年部分城市同步部署新代PTN設備，能后續支持SPN升級。其網絡結構有兩大類：A類為替換舊設備方式并維持原有拓撲結構，接入特點為現有4G站均部署在該網絡；B類為新代PTN單獨建設為一個傳輸平面（核心結構仍保留L2/L3+L3架構），因其建設時間問題，接入特點為現有4G站大部分部署在舊網絡，小部分部署在新網絡。不管A類還是B類，新代PTN均需要后續升級支持SPN，新增5G站點推薦接入新代PTN設備（熱點區域推薦組建50GE接入環）。

方案（2）采用和LTE相同的業務部署方案，承載5G業務。中后期設備向SPN目標網業務部署方案演進。對于B類網絡，后期還涉及4G站點由PTN網絡割接搬遷到新代PTN（SPN）網絡。

圖5 新代PTN升級SPN承載方案（場景一）

3.2 場景二

5G基站直接初期大規模部署，或5G建設中遠期（uRLLC、mMTC）時，5G基站部署規模大、業務量大。本場景地市宜直接采用新建SPN方式承載5G基站。大體可分三階段部署：

（1）階段一：首先區劃邊緣云布置位置，一般可能選擇與區縣中心機房（骨干匯聚）。新建核心機樓-骨干匯聚機房之間的L3層SPN網絡（口型組網）。新平面與舊PTN平面可以在2個位置互通：其一為核心機樓L3設備之間，其二為新SPN網絡骨干匯聚網元與舊網絡L2/L3設備之間（如果早期舊網絡L2/L3已下沉至區縣機房則互通在同機房）。

（2）階段二：根據5G熱點分布位置，建設相應接入匯聚機房SPN設備，其下聯接入5G基站，其上聯接入骨干匯聚機房SPN設備。根據5G基站建設進度逐步完善各區域的SPN網絡。

（3）階段三：將已覆蓋SPN網絡區域的4G站點接入由現網PTN網絡割接搬遷到SPN網絡承載，最終實現4G/5G一張SPN網承載。

圖5 SPN獨立建網承載方案（場景二）

業務配置方面，IGP分界點可以在骨干匯聚，每對骨干匯聚下所有匯聚環接入環在一個IGP域；骨干匯聚節點和核心節點在一個IGP域。

4 結束語

SPN的建設策略重點要考慮幾個關鍵點：一是4G基站、5G基站采用同一張傳輸網承載能更好實現橫向流量協同。二是采用新代PTN升級SPN方案的場景一比較適合于前期新代PTN建設比較完善覆蓋地市；采用SPN新建方案的場景二比較適合于前期建設新代PTN建設較少地市，不同地市應根據性價比等因素參考選擇。三是如涉及4G站點搬遷割接實現共同承載，將會是一個長期且實施難度較大工作。