適應5G的傳輸網技術分析

陸震，隋建凱

（1.中郵建技術有限公司，江蘇 南京 210012；2.中國電信股份有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210037）

5G承載需求取決于5G業務及5G網絡架構的變化。其中，5G業務需求直接影響承載網的技術指標，如帶寬、時延和時鐘精度等。現有技術包括：分組傳送網絡（PTN），基于IP的無線接入網絡（IPRAN），光傳送網絡（OTN）等，5G無線網和核心網的架構變化則引發了相應的傳輸網架構變化，并對網絡功能提出新要求，包括網絡切片、增強路由轉發功能等需要新的技術系統。

1 網絡架構演進

5G網絡引入了大帶寬和低時延的應用，需要對RAN（無線接入網）體系架構進行改進。5G RAN網絡將從4G/LTE網絡的BBU（基帶單元）、RRU兩級結構將演進到CU、DU和AAU三級結構，隨著MEC的引入，NFV將部署在網絡切片和核心網絡中，這種新模型將使傳輸網絡成為云和數據中心之間的網狀網絡，如圖1。

圖1 網絡架構演進演進示意圖

2 適應5G的傳送網承載方案

5G 承載網絡由前傳、中傳、回傳三部分組成。5G承載網的不同部分，均以南北向流量為主，東西向流量占比較少。5G業務存在大帶寬、低時延的需求，光傳送網提供的大帶寬、低時延、一跳直達的承載能力，具備天然優勢，如圖2。

圖2 5G端到端承載網示意圖

2.1 前傳網絡

前傳網絡是RRU和DU之間的網絡。滿足低延遲要求并支持eCPRI。由于每個RRU只屬于一個DU，因此采用對等業務模型。由于DU更接近RRU，因此主要使用傳光纖直連模式，使用少量有源設備。RRU與DU之間的距離在2～5km。

2.2 中傳網絡

中傳網絡是DU和CU之間的網絡。中傳網絡為非實時服務提供合理的低延遲，并支持統計復用。當CU以集中方式部署時，需要考慮負載平衡和直連容災要求。因此，需要在DU和CU之間支持多點到多點服務模型。在設備被調制之后，將存在中間傳輸網絡的統計復用要求，這類似于回傳網絡的要求。DU和CU之間的距離大約在10～40km。

2.3 回傳網絡

回傳網絡是指CU與核心網絡之間的網絡。密集波分復用技術是滿足不斷增長的帶寬需求。在5G時代，MEC需要部署到CU端，因此回傳網絡需要提供靈活的網絡連接并支持統計復用，這使用點對多點服務模型。CU與核心網絡之間的距離可以大于80km。

3 SPN技術架構

5G主要技術解決方案：L3 OTN，OTN上升級PTN/IPRAN，以及切片分組網絡（SPN）。L3 OTN解決方案支持OTN靈活的光傳輸網絡（FlexO）功能，實現靈活的帶寬能力，并增加L3功能，包括統計復用，水平轉發和虛擬專用網（VPN），以滿足5G的高效靈活連接。需求方面，新的OTN解決方案需要新的芯片來滿足低延遲和高精度時間同步要求。OTN解決方案上的PTN/IPRAN旨在通過兩套設備滿足新的需求。同時，為了滿足高容量，低延遲和高精度的時間同步，PTN，IPRAN和OTN需要新的平臺，新設備和硬件升級。支持靈活的以太網（FlexE），分段路由（SR）和軟件定義網絡（SDN）。

SPN結合了以太網和時分多路復用（TDM）技術的優勢，可確保有效的承載，安全性和服務質量，并支持切片功能。同時，它引入了面向傳輸的分段路由技術（SR-TP）和SDN來實現新的動態路由功能和長距離成本優化。

3種方案都需要芯片、設備的更新，并非簡單升級就能支持。通過分析，SPN解決方案基于通用的以太網進行TDM切片創新，并支持面向傳輸的以太網分段技術（SE-TP），以實現高效的傳輸，連接和監控，并增加了SR-TP。支持靈活連接和SDN統一管理和控制，可滿足端到端5G傳輸要求。基于經濟高效的以太網行業創新，SPN通過一套設備實現傳輸，滿足各種傳輸要求，更易于管理和操作，并與現有的PTN傳輸網絡兼容。它是5G傳輸的首選解決方案。

4 SDN統一管理

SDN統一管理和控制是5G傳輸的必選項，并將整合到整個業務流程管理中，實現管理南向和北向接口。

SDN可以概括為網絡集中控制，設備轉發/控制分離和網絡開放可編程。SDN定義了服務協作層，網絡控制層和設備轉發層的三層體系結構，以提高網絡可編程性。標準的南向和北向接口可以實現網絡資源的高效調度，并提供網絡創新平臺，增強網絡智能。

域控制器分別管理域中的設備和連接，超級控制器管理域之間的調度，然后通過協同實現不同區域的業務調度和端到端管理。

下一代網絡的發展對傳輸網絡提出了新的要求和挑戰，并且需要新的傳輸系統。SPN是5G的新型傳輸網絡技術系統。其轉發平面基于DWDM的SE上的SR-TP，控制平面采用SDN。它在物理層，鏈路層和轉發控制層采用創新技術，在光層采用低成本，高速模塊可以滿足5G和未來傳輸網絡的需求，是一種更適合的5G傳輸網絡技術。