新疆電信5G 承載網技術發展建設策略

李 莉

（新疆通信規劃設計院有限責任公司，烏魯木齊 830002）

1 新疆電信移動承載網現狀

新疆電信本地傳輸網由核心機房、縣局（團場）機房、接入層（模塊局、鄉鎮）機房、偏遠農話網點機房組成。本地傳輸網核心匯聚層已基本形成環形結構，接入層以環形和樹形為主。

（1）為滿足IP 業務的有效承載，各本地網已基本建設城域核心匯聚層80*100G OTN 系統，加強了無線、數據、傳輸、接入四個專業的協同傳送，并與IP 城域網、IP RAN 網絡、PON 網絡充分銜接，確定了中長期的OTN 目標網絡。

（2）SDH 網絡：現有各地州市分公司中繼層2.5G/10G 環數量一般為4-5個，每個環路等效155M 通道利用率基本都在60%以上，部分環路達到100%，時隙利用率較高。隨著IP RAN 部署，3G、LTE 網的數據業務已基本采用IP RAN 網絡承載，近兩年新建基站，移動語音業務也通過IP RAN 網絡承載。

（3）IP RAN 技術側重于三層路由功能，是由路由器和交換機構成的基于IP 報文的三層轉發體系。鑒于路由器具有很好的開放性，業務調度非常靈活，目前中國電信采用IP RAN 作為移動承載網的主要技術。利舊原有的城域骨干網，建設綜合接入網，用于接入或承載自營業務。中國電信經過2017年-2018年的持續建設，IP RAN 網絡已完成核心層、匯聚層及接入層的三級網絡架構搭建；建設了RAN CE、B 設備，基站BBU 接入采用A2、A1設備。

2 新疆電信5G 移動承載網需求分析

5G 有三大應用場景：增強型移動寬帶、超可靠低時延和海量機器類通信。也就是說5G 可以給用戶帶來更高的帶寬速率、更低更可靠的時延和更大容量的網絡連接。主要業務有：無線數據下載、視頻監控、云存儲、實時視頻會話播放分享、移動在線游戲、高清圖片上傳、無人駕駛、物聯網應用等。

網絡云化是移動網未來演進的主要趨勢，移動網將最終形成控制云、轉發云和接入云的“三朵云”結構。LTE 與5G 的差距主要在時延、吞吐量、連接數、移動性、網絡架構等五個方面，詳細比對如表1所示：

表1 LTE與5G性能對比表

4G 時代，核心網元位置一般處于骨干層，UE（用戶設備）到核心網的時延將難以滿足5G 要求，因此核心網下移以及云化成為5G 發展的趨勢。3GPP 已經將核心網下移納入討論范圍并推動MEC（移動邊緣計算）的標準化。按NGMN 的帶寬規劃原則，取MAX（單小區峰值，均值*N）。在3.4G-3.5G 頻譜，帶寬100MHz，無線基站采用3cells，64T64R 的配置原則，則5G 網絡的頻譜效率達到峰值，50bit/Hz，均值10bit/Hz。通過計算可以得出單站峰值帶寬為5Gb/s，單站均值帶寬為3Gb/s。因此，5G 承載網最大的挑戰在低時延和高帶寬這兩個方面。

3 承載網技術介紹

（1）FLexE 技術（靈活以太網技術）。靈活以太網技術通過對以太網輕量級增強，在以太網L2（MAC）/L1（PHY）之間的中間層增加FlexE Shim 層，Flex Shim 層基于時分復用分發機制，將多個Client 接口的數據按照時隙方式調度并分發至多個不同的子通道。以100GE 管道為例，通過FlexE Shim 可以劃分為20個5G 速率的子通道，每個Client 側接口可指定使用某一個或多個子通道，實現業務隔離。FlexE 能夠實現大端口的捆綁功能，有效地解決之前網絡帶寬升級面臨的問題。比如接入層50GE 帶寬能夠滿足5G 初期的業務發展需求，隨著5G 的深入發展，接入層需升級至100GE，通過FlexE 綁定功能，只需再擴容一個50GE端口，就能將接入層升級至100GE，不用進行大量的業務調整和割接工作，也能保護前期的投資。

（2）增強路由轉發技術（SR）。增強路由轉發技術是一種完全兼容現有MPLS 轉發面的源路由技術。轉發節點不感知業務狀態，只維護拓撲信息，可以使網絡獲得更佳的可擴展性。通過在源節點設置有序的指令集，實現顯示的路徑轉發。優點如下：簡化協議，無需LDP/RSVP-TE 等信令協議，降低L3下沉到邊緣的實現和維護成本；控制點少，便于部署SDN 控制解決跨IGP 路由域的問題；可擴展性好，中間節點無需維護連接的狀態，可支持數十萬節點的網絡；轉發面兼容現有MPLS；具有很強的局部保護能力。

（3）分組增強性OTN。隨著老舊的SDH 設備逐漸退網，小顆粒的TDM 類專線業務的承載方式需要重新考慮。在OTN 上集成VC 交叉和分組功能，采用OTN 網絡承載TDM 類業務和分組業務。可以采用原有電交叉子架，增加獨立VC 交叉單板，分組處理板和通用業務線卡，或者采用統一交叉矩陣和混合VC 功能、分組功能的專用業務線卡。

（4）光網絡重構技術（ROADM）。光網絡重構技術是在光層波長級調度，光路徑重構，實現多點故障/斷纖的業務自動恢復。技術特點為保持一定的冗余度是WSON 實現各種保護的前提，避免波長沖突，同時盡量使網絡更趨于MESH 網方向，波長利用率與網絡內部ROADM 節點數量以及ROADM 節點的連接數量相關，需要借助算法合理分配。電路自動調度能力是SDN 的基礎，最終實現IP+光的立體網絡協同。ROADM 技術部署位置主要在一干、二干、大型城域網核心匯聚層。

4 5G 承載網技術發展建設策略

5G 基站重構后，原BBU 的非實時部分將分割出來，重新定義為CU，負責處理非實時協議和服務。BBU 的剩余功能重新定義為DU，負責處理物理層協議和實時服務。BBU 的部分物理層處理功能與原RRU 及無源天線合并為AAU。承載網絡分為DU-AAU 間前傳和CU-DU 間的中傳，CU 至核心網為回傳。

由于5G 基站數量將是4G 基站數量的2倍左右，DU 和AAU之間需要大量傳輸通道。目前業內推薦三個方案。方案一，光纖直驅方式；方案二，彩光無源方式；方案三，有源OTN 承載。先將三個方案對比如表2所示：

表2 前傳方案對比表

有源波分成本較大，遠端供電受限；無源波分維護困難等系列問題尚未得到有效解決，預計5G 建網初期更可能還是利用光纖直連作為前傳方案。在近期的《中國電信科技委會議紀要》中指出，建議充分利用現有IP RAN 網絡基礎滿足5G 中傳和回傳網絡靈活路由等承載需求，同時加強對25GE、50GE、100GE 和FLexE 等新技術的研究。目前LTE BBU 回傳已承載在IP RAN A2設備上，大部分為10GE 環路或鏈路結構，分支點有部分GE容量的A1設備。

對于5G 承載網的建設思路，主要集中在兩個方案：方案一新建5G 承載網與3G/4G 承載網獨立；方案二現網演進方案3G/4G/5G 共承載。

方案一新建5G 承載網，5G 初期/發展期流量低，承載網按照目標網建設，利用率低，4G 和5G 兩張承載網分別投資，投資利用率低；新建承載網需要大量的機房機柜、配套電源、光纜等，部分短期內難以解決，影響工程進展；同時新建一張網運維成本也會相應增加。方案二現網演進方案，按照3G/4G/5G 流量按需擴容，4G 流量達到峰值后，回落容量用于承載5G 業務，投資利用率高；且配套需求少，工程實施最快；維護人員不需增加，節能減排；4G/5G 共承載還能有效減低基站間互通時延，業務體驗更優。推薦立足現網平滑演進，逐步打造5G 承載網。

借鑒4G 網承載網建網經驗，5G 承載網要提前規劃，現階段IPRAN 網絡的新建和擴容就要充分考慮5G 業務優先。考慮到5G處在建設初期，對帶寬需求量暫時不大，可仍然采用10G 組網；后期根據帶寬需求的不斷增長，逐步擴容A2環容量至50GE，大城市個別熱點區域可以升級為100GE；現階段不建議再新建GE容量的A1設備。除了容量上要充分考慮5G 業務，網絡安全也要逐步提高。目前全疆基站A 設備成環率還是不夠高，受新疆地域遼闊影響，鄉鎮偏遠地區往往以單鏈形式組網，難以成環。建議通過充分利用共建共享資源，新建光纜的雙物理路由，或者采用異運營商光纜纖芯置換等方式，盡快提高A 設備成環率。

5 結束語

考慮到對于5G 回傳，初期業務量不太大，可以采用比較成熟的IPRAN，后續根據業務發展情況，在業務量大而集中的區域可以采用OTN 方案，PON 技術在部分場景可作為補充。初期基于已商用設備滿足5G 部署需求，逐步引入SR、FlexE 接口、MS-OTN 等新功能，回傳接入層按需引入更高速率（如25G/50G）接口；中遠期適應5G 規模部署需求，建成高速率、超低時延、支持網絡切片、基于SDN 智能管控的回傳網絡。