5G承載網建設與演進

郭惠軍 劉光明 劉濤

(普天信息工程設計服務有限公司，北京 100088)

0 引言

自2020年我國正式邁入5G時代。5G在給我們帶來最新的業務發展和市場模式下，對承載網提出嚴峻挑戰，承載網組網方案應適配精準投資建設要求逐步演進[1]。

1 不同時期5G業務發展

5G業務三大典型應用場景：eMBB場景主要以“人”為中心，為其提供高速率、大帶寬的移動業務；mMTC和uRLLC則主要面向物物連接，eMTC以滿足海量物聯的需求為主；uRLLC則面向車聯網、工業互聯網等低時延、高可靠行業的特殊應用需求，充分發揮的特點。目前5G技術成果及其實用性，可滿足大部分eMBB類型業務，而針對mMTC、uRLLC情景隨著R16版本的凍結，技術及業務應用逐步成熟。

圖1 承載網與各專業對接圖

2 近期需求分析

根據5G技術發展及應用，當前5G基站將以宏站方式為主。按照國家牌照分配給移動的5G頻譜共計160MHz，電信、聯通共建共享200MHz頻譜帶寬。5G初期，將主要采用與4G基站同站址方式部署，對傳送網基礎資源需求與4G階段基本相當。前期5G基站布點基本位于市區與縣城中心，大部分采用C-RAN方式部署，部分站點采用D-RAN方式補充。

5G網絡目前總體架構分為NSA/SA部署方式。對于NSA部署方式，現有傳送網無法滿足全部業務承載能力，部分設備需要進行升級改造，而對于集中建立大量5G基站的核心區域，建議新建承載網承載5G基站業務。

3 組網部署原則及建設方案

3.1 前期承載網部署原則

結合5G基站部署節奏，統籌考慮擴容現網資源和新建5G承載網的建設，即能提高現網帶寬利用率，又可適時建設新一代承載網。(1)對于市區，及時新建5G承載網絡、避免擴容現有傳送網。充分引入競爭、降低網絡造價，優先選擇新建SPN/STN等方案。(2)對于縣城，應結合5G基站部署節奏，分場景推進5G承載網絡建設。(3)對于鄉鎮農村，暫不建5G承載網，現有傳送網絡優先通過現網調配方式滿足需求[2]。

3.2 近期組網方案

3.2.1 前傳

前傳網絡應綜合考慮建設成本、建設周期、現有機房、光纖資源、用戶安全級別要求等多種條件，分場景合理選擇方案；在不影響網絡質量、客戶感知的情況下，暫不考慮前傳網絡光纖雙路由保護、避免過度保護帶來資源浪費，前期建設以光纖直驅為主要建設模式，結合無源波分和有源設備方式進行補充[3]。

3.2.2 接入層

接入層采用環網結構，對于環網上接入D-RAN節點較多的接入層初期采用10GE/50GE組建系統；組建系統時應采用FLexE板卡。

3.2.3 匯聚層

根據業務量采用合適的組網方案，初期采用環網或口字型結構組建100GE系統。

3.2.4 核心層

初期以組建100GE/200GE的口字型系統為主，組建系統采用FLexE板卡組網。其中，目前200GE的傳輸距離在40公里內。

3.2.5 核心骨干層

核心節點部署位置考慮與核心網UPF對接、與CE對接、機房條件等多種因素，為了確保網絡的擴展性、靈活性和安全性，可在與其它專業對接點配置落地設備。

省內骨干傳送網的建設主要跟核心網用戶面(UPF)部署策略相關，根據2B、2C UPF部署位置對應建設方案，如圖1所示。

3.3 IGP分域方案

前期采用重要匯聚節點作為IGP分域點，重要匯聚節點和核心層組成一個IGP域；匯聚環和接入環組成另外一個IGP域，當此域內節點超過一定規模時，可劃分多個IGP域。

3.4 網管建設方案

采用省內統一集中部署方式，即每個省、同一設備廠家采用同一套網管系統，用于管理全省5G傳送網設備，以實現控制面業務省內端到端調度。采用云化部署方式、并優先考慮部署在IT云資源池，若采用廠家專用服務器，應納入云資源池管理。同時選擇具備大容量管理能力的管理軟件。管理DCN和控制DCN應相互隔離，管理DCN、控制DCN帶寬可結合省內網元規模調整，建議管理DCN通道帶寬GE，控制DCN通道帶寬10GE。OMC系統要求支持省級集中，并優先納入云資源池管理，考慮到業務安全，建議采用異地容災方案。

3.5 帶寬規劃原則

傳送網在承載5G業務時，接入、匯聚、核心層按照8∶2∶1規劃帶寬。由于初期5G業務流量較低，基本以手機類終端為主，因此可按照現有4G基站PRB利用率進行預估算，本次取平均值20%。5G基站S111帶寬前期根據100M帶寬頻譜計算，單基站峰值帶寬7G，均值帶寬3G，如表1所示。

表1 帶寬測算表

4 中后期建設方案選型

5G應用在中后期，伴隨5G業務類型多種多樣，信息接入點數量劇增，帶寬需求成幾何倍增長，時延要求更加苛刻，業務承載需求也將更加復雜多變[4]。

針對5G整體業務發展，CU、DU逐步采用分設，形成CU云部署，引發大量中傳需求，5G承載網絡結構將逐步做到扁平化，隨著MEC的下沉，帶來末端接入帶寬增大。

4.1 前傳部分

按照目前前期新建5G S111基站三個AAU 25G接入計算，現行市場25G彩光模塊單價約700元，1∶6無源波分器單價約270元。

纖芯使用量≤12的情況下前傳建設成本投資：

(1)光纖直達方案：12芯光纜，按照1KM接入光纜計算，城區內建設成本約為5000元。

(2)無源波分方案：12芯光纜，6波合分波器，按照1km接入光纜計算，建設成本約為5000+(700×6+270×2)=9740元。

投資造價比：5000∶9740=1∶1.948

單芯造價：

(1)光纖直達方案：5000/12=416.67元

(2)無源波分方案：(5000+(700×6+270×2))/(11+6)=572.94元。

纖芯使用量12～18芯之間：

投資比：10000∶9740=1∶0.974

前期建設基本以單址單站形式建設，若采用無源波分方案顯然建設成本較高，維護成本增加。而采用光纖直達更適合，中后期隨著5G基站的密集建設，會出現同址多站現象，前傳承載根據基站/室分的建設密度及時調整，同址基站/室分達到3個時，無源波分方案更節省建設成本，成為最優建設方式。同時無源波分產品伴隨的市場需求快速增長，光模塊產能大量提升，彩光模塊價格降落到250元以下時，中后期采用無源波分方案，既能節省建設成本，又能盤活現有資源，保護固有資產，滿足新建基站業務的需求。

4.2 中、回傳方案

5G中后期接入層以100GE環路為主，匯聚/骨干層將以200GE/400GE口字型為主，縮短邊緣用戶UE至核心網路徑，減少中間網元設備跳接點，提高網絡時延，增大節點間帶寬。

中后期隨著網絡的成熟，mMTC、uRLLC等各類5G行業應用類業務發展尤為突出，伴隨著MEC邊緣計算逐步下沉，引發DC云數據中心大規模部署，從而直接影響到回傳帶寬和時延的需求。為解決此類承載問題，可以為DC數據中心單獨設置承載網絡機構，采用波分系統承載，DC數據中心之間大顆粒業務采用OTN/ROADM方式承載，由邊緣DC數據中心直達核心DC數據中心，提高整體網絡利用率。減少時延。將空閑出來前期SPN/STN等承載網網絡資源，用于跨區域業務的發展的需求。

電信聯通共享共建方面，由前期的核心層互通，逐步變為匯聚層互通，匯聚層以50GE/100GE帶寬為主，減少核心層帶寬壓力，降低業務時延，每個匯聚環路承建方對共享方提供雙路互聯互通通道，形成口字型組網。

5 結語

5G承載是端到端系統的基礎保障，是整個5G產業化進程的根本。2020年伴隨著5G基站大量建設，各類5G業務對傳送網帶來更大的挑戰。要關注承載技術的發展與更新，推進分階段建設完善5G承載網，增進與各類業務的發展融合，使之成為高效、簡化、安全的智能化網絡。