STN 網絡建設策略分析及探討*

蔣莉莉，孟 濤

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210006）

0 引言

國家“十三五”規劃綱要中明確提出“積極推進第五代移動通信（5G）和超寬帶關鍵技術，啟動5G 商用”。2020 年為5G 網絡建設元年，5G 大帶寬、低時延、多連接的特點和運營商共建共享政策給5G 承載網絡帶來了全新挑戰。隨著5G 網絡建設步伐加快，運營商引入具備靈活以太網FlexE、分段路由SR 等技術的STN 設備以適應5G 業務特點。目前，STN 的組網架構、共建共享策略以及前傳網絡建設模型等還需進一步探討。

1 STN 建網模型探索

STN建網模型應依據5G業務各時期業務特點、回傳網絡流量測算及參考共建共享模型合理組建。

1.1 STN 架構演進模型

STN 網絡架構演進需匹配5G 特點，立足現網結構，創新技術，逐步打造5G 承載網，并秉承“承載先行、自下而上”的建設原則演進到5G 的承載網。在目前IPRAN 承載網基礎上，在5G 建設區域引入STN 設備提升網絡流量疏導，并按需逐步升級接入匯聚層設備，試點新技術提升差異化服務能力[1]。

（1）5G 建網初期，承載網絡以滿足增強型移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）場景為主，其中接入層按照密集城區、郊區等不同場景，組建匹配各類場景接入A 環，環網速率以10GE/50GE 為主；匯聚B 設備回傳速率以實際流量為驅動，按需選擇N×10GE/1×100G 鏈路，底層傳輸通道按需配置波分系統；城域ER 至省級ER按照實際流量選擇N×100G 鏈路，底層傳輸通道采用省內干線系統承載，如圖1 所示。

（2）5G 建網中期，增強型移動寬帶（eMBB）場景大規模商用，接入環網鏈路及設備轉發能力將成為業務發展瓶頸。該階段接入環網升級為50GE，匯聚層設備升級為100G，并引入200GE端口，如圖2 所示。

圖1 5G 建網初期承載網架構（eMBB 初步商用）

圖2 5G 建網中期承載網架構（eMBB 規模商用）

（3）5G 建網后期，大連接物聯網（massive Machine Type of Communication，mMTC）和低時延高可靠通信（ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）商用，全網流量快速增長，核心層引入400GE 接口，低時延產業陸續進入，現網50GE/200GE/400GE板卡啟動分片、靈活以太網（Flex Ethernet，FlexE）、分段路由（Segment Routing，SR）等特性。

1.2 流量測算模型

STN 承載網絡流量建設模型應以基站實際業務流量為測算依據，以“初期不浪費、中長期網絡可擴展”為原則。根據基站接入用戶數、不同業務用戶并發比、單用戶業務帶寬進行分析預測。基站上下行流量應分別測算并取其較大值作為規劃建設依據。基站均值流量測算公式為：

5G 建設初期可依據4G 流量，結合場景特點、業務發展等因素，預測5G 的實際峰值/均值流量。基站實際峰值流量需結合4G 基站理論值和實際峰值流量情況評估，同時也可按照10 倍4G 基站峰值計算。對于基站實際均值流量，由于基站流量接入層、匯聚層和核心層存在匯聚，可基于現網4G 實際流量（取忙時均值流量）進行預測。

（1）接入層：5G 基站均值流量分區域按照10～15 倍于現網4G 基站的實際均值流量（4G 基站接入層總流量/基站總數）進行測算。

（2）匯聚層：5G 基站均值流量分區域按6～10倍于現網4G 基站的實際均值流量（4G 匯聚層基站總流量/基站總數）進行測算。

（3）核心層：5G 基站均值流量按4～6 倍于現網4G 基站的均值流量（4G 核心層基站總流量/基站總數）進行測算。

1.3 共建共享組網模型

運營商共建共享5G 網絡，有助于運營商彼此共享網絡資源，節省投資，降低網絡建設和運維成本，實現5G 網絡高效覆蓋。承建方應實現“物理一張網，邏輯兩張網”，為共享方5G 業務提供端到端的承載。

1.3.1 NSA 階段的5G 承載網

共享方僅建設城域ER，并在城域ER 層面實現流量互聯互通。承建方和共享方的基站流量在STN 接入環上帶寬共享，匯聚、核心層通過VPN或FlexE 切片承載，實現運營商間業務/帶寬隔離和流量統計，如圖3 所示。

圖3 NSA 階段5G 承載網STN 組網模式

1.3.2 SA 階段的5G 承載網

SA 階段保持現網城域ER 對接模式不變，MEC下沉至本地匯聚機房。共享方MEC 下沉的承載模式有以下3 類場景方式。

（1）MEC 建設模式1：MEC 接入承建方B 設備，共享方不建設B 設備，MEC 可部署在共享方機房，也可以部署在承建方機房。

（2）MEC 建設模式2：共享方在MEC 需求明確的區域按需建設B 設備對，MEC 雙掛承建方和共享方的B 設備對，MEC 部署在共享方機房。

（3）MEC 建設模式3：共享方在MEC 需求明確的區域按需建設B 設備對，MEC 接入共享方B設備，共享方B 設備與承建方B 設備就近口字型連接，MEC 部署在共享方機房[2]。

SA 階段5G 承載網STN 組網模式，如圖4 所示。

1.4 低時延建網模型

超低時延是5G 業務相對以往4G 的重要變化，因此5G 時代打造超低時延承載網，將成為體現承載網性能重要指標。著手分析現網時延模型，有助于打造5G 低時延承載網絡。按照現網IPRAN 網絡承載物理距離及設備跳點計算，其中光纖時延按照5 μs/km、單設備轉發按照25 μs/跳計算，分析時延如表1 所示（典型地市最遠傳輸場景分析）。

通過典型場景分析可知，光纖時延是主要瓶頸，占比達到86%。因此，對5G 場景中超低時延業務最關鍵的措施為下沉MEC 至本地網，以降低光纖距離時延。此外，在低時延打造方面，部分設備廠家已在優化設備，以大幅縮短轉發時延。

圖4 SA 階段5G 承載網STN 組網模式

表1 4G 承載網低時延分析

2 STN 前傳模型分析

現網5G 基站采用CRAN 方式建設，集中設置DU 數量一般大于30 個。AAU-BBU 通過裸纖承載將對主干及接入光纜占用較大。目前，可按照場景有計劃地選擇3 類前傳方式，分別為光纖直連方案（單纖雙向、雙纖雙向）、無源WDM 方案[3]。

2.1 方式對比

現網單100M 帶寬5G 扇區需1 路25Ge CPRI 光口，故單5G 基站前傳采用光纖直連單纖雙向、雙纖雙向，分別需要3 根、6 根光纖。5G 前傳解決方案應按照區域光纖資源、本地維護資源積極部署無源WDM 設備。3 種前傳方案分析比對如表2 所示[4]。

2.2 造價分析

前傳方案造價分析模型為“前傳造價=設備費用（光模塊、無源WDM 設備）+光纜纖芯造價”，其中設備費用造價可參考目前部分運營商集采招標單價，光纜纖芯造價按照運營商光纜平均造價，單位造價如表3 所示。

表2 3 種前傳方案比較（單站）

表3 3 種前傳方案單位造價（單站）

按照單位造價，在引入段光纜長度固定場景下，根據主干光纜長度選擇最優造價方案。前傳引入段光纜按照0.3 km、0.5 km、0.7 km、1 km 共4 類場景分析綜合造價，如圖5～圖8 所示。

圖5 引入光纜為0.3 km 的造價

圖6 引入光纜為0.5 km 的造價

圖7 引入光纜為0.7 km 的造價

圖8 引入光纜為1 km 的造價

根據成本測算模型，當AAU-BBU 距離較短且所在場景纖芯資源較為豐富時，前傳方案可使用光纖直連方式；當AAU-BBU 距離較長，為避免占用大量主干光纜資源，優先選擇無源WDM 方案。該方案在接入光纜大于1 km時，具備較大的成本優勢。

3 結語

產業鏈的完善和應用的深化，將進一步促進STN 技術的發展和設備的成熟，技術和設備的不斷成熟也將促進網絡架構的完善，網絡安全性的增強、網絡部署與維護的便捷。當前STN 應用技術主要以10GE/50GE/100GE 為主，伴隨著增強型移動寬帶（eMBB）大規模商用，5G 回傳流量激增，下一步200GE/400GE 端口將陸續商用。此外，隨著uRLLC低時延產業的成熟，現網STN 網絡將陸續開啟網絡切片等功能[5]。