5G時代傳送網的建設發展探討

章欽源

【摘要】? ? 隨著我國經濟的高速增長，人們日益增長的對物質與美好生活的需求正在助推著技術的發展，飛速發展的現代化通信技術同時也給人們帶來了極大的便利。我國領先于世界的5G通信技術，為萬物互聯的時代的構建提供了巨大的重要驅動能力，但與此同時，也對現有的傳送網架構提出了更大的挑戰。本文將基于傳送網的發展現狀及發展趨勢，針對5G時代背景下傳送網架構的建設發展提出探討性意見。

【關鍵詞】? ? 5G? ? 傳送網? ? 建設發展

傳送網作為各種信息交流的公共傳輸平臺，為各種通信業務快速發展提供了強大的網絡承載能力，滿足業務網絡多種多樣的承載需求。5G網絡相比以往的2G/3G/4G具有靈活性高、時延低、帶寬大的需求特點，傳送網想要全面適應5G網絡的發展，需要結合傳送網建設的現狀進行分析，突破傳輸與數據網絡設備之間的界限，從而實現傳輸的IP化、網絡扁平化與服務化。

一、傳送網發展現狀

傳送網發展至今，起步于“電”時代，成熟于“光”時代，從起初PDH、SDH的TDM時分復用技術，到后來WDM波分復用以其技術優勢大行其道。現如今我國的建設主流有以PTN為代表的分組傳送網及以OTN為代表的光傳送網，這兩種傳送設備承擔了目前使用最廣泛的4G LTE業務，剩余的2G、3G業務則由SDH和DWDM來承載。隨著2020年5G的初步部署，傳送網針對先有4G傳送網的帶寬進行了進一步的拓寬，但單純的拓寬帶寬，無法從根本上支撐起5G網絡，“萬物互聯”對傳送網帶來了更大的挑戰，如何從4G傳送網平滑地過渡到5G傳送網架構，需要持續的探索以及規劃優化。

二、5G的應用場景

與4G相比，5G時代呈現出多場景、多業務的特點，其在移動通信方面提出了前所未有的高要求。

2.1 eMBB增強型移動寬帶

eMBB（Enhanced Mobile Broadband）作為5G網絡建設初期的最主要應用，滿足移動數據流量快速增長的需求，推動了大流量移動寬帶業務，如VR/AR、4K/8K超高清視頻業務的發展，是用戶能最直接感受到的應用場景，能為用戶帶來前所未有的沉浸體驗。

1.高速率。不同時期對速率有著不同的要求，在應用大爆發的今天，網絡速率的提升，就好比是鋪路搭橋，在面對VR/AR等對網絡速率要求很高的超高清業務時，才能不受限制，提升用戶的體驗，進一步推動業務的廣泛應用。

2.泛在網。5G時代，網絡的覆蓋將隨處可達，除了服務用戶的娛樂功能，還支撐豐富的工業業務應用。

廣泛覆蓋，即覆蓋社會生活的每個角落，所到之處，網絡都能暢通無阻，而廣覆蓋恰恰也是萬物互聯的基礎;

縱深覆蓋，即厚覆蓋，針對先有網絡進行深度覆蓋，提升網絡的品質、穩定性，即便是地下車庫，也能進行室內導航。

2.2 mMTC大規模機器通信

mMTC（Massive Machine Type Communications）作為5G網絡建設的長期目標，人與物的通信、物與物的通信在不久的未來將普遍存在，為物聯網提供更廣泛、更成熟的應用場景。

1.萬物互聯。在未來，人與終端的關系增長為1：N。移動通信正在從人與人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進，萬物互聯是必然趨勢，生活中的每個產品都將接入網絡。智能家庭場景里，窗簾、門窗、空調、冰箱、電視等等將彼此互聯，構成有機統一的整體;路上的路燈、交通信號燈、通信桿，以及飛馳而過的汽車，無數的傳感器、計量和監控設備，無時無刻不在給彼此發生通信信號。

2.低功耗。萬物互聯帶來便利的同時，也伴隨著終端設備的大規模爆發，勢必對功耗提出更高的要求。物聯網產品的能源供應只能靠電池，通信過程中大量的能源消耗，難以使物聯網得到廣泛應用，也難以被用戶所接受。

eMTC、NB-IoT是時下盛行兩種物聯網制式，均具有增強覆蓋、低功耗、低成本的技術特點，在頻段、移動性及速率方面，eMTC具有更大優勢，而在成本、覆蓋方面，NB-IoT則優勢更明顯，二者各有千秋，將在不同領域發揮各自的作用，實現技術的平滑升級。

2.3 uRLLC超高可靠和低時延通信

uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）作為5G網絡建設的核心技術支持，提供了超低用戶面時延及超高可靠性，在工業自動化、自動駕駛、遠程醫療、交通安全與控制等等場景的應用，起到決定性的作用。

1.低時延。工業化發展到一定程度，大量人力勞動將被機器所替代，工業自動化、無人駕駛、遠程醫療等智能化場景應運而生。與人與人之間的信息交流不同，高度智能化的物與物交流需要毫秒級的時延，失之毫厘差之千里，絲毫的誤差會導致整個體系的失控，帶來無法彌補的傷害。

2.重構安全。每個硬幣都存在兩面性。長期以來，安全問題一直飽受詬病，隱私泄露問題在現如今也愈加暴露無遺，5G所帶來的大規模設備接入、設備互聯，同時也大大增加了整個網絡安全隱患。這需要針對5G網絡進行安全機制的重構，從底層解決安全問題，構建5G的“內生安全”，瞄準網絡、應用、身份、數據和行為進行動態審計和控制，形成與業務系統融合的多重、多維度防御體系，最大程度消除網絡安全隱患。

三、5G對傳送網的建設發展提出的要求

3.1開拓網絡技術改革

在傳輸網絡構建階段中，核心技術的革新是重中之重，必須從規劃環節出發，對網絡層次重新規劃，優化升級PTN設備的功能。

SPN是中國移動在承載3G/4G回傳的分組傳送網（PTN）技術基礎上，面向5G和政企專線等業務承載需求，融合創新提出的新一代切片分組網絡技術方案。SPN具備前傳、中傳和回傳的端到端組網能力，通過FlexE（靈活以太網）接口和切片以太網（Slicing Ethernet，SE）通道支持端到端網絡硬切片，并下沉L3功能至匯聚層甚至綜合業務接入節點來滿足動態靈活連接需求[1]。采用新型技術來承載業務，在提高連接的轉換效率的同時，還能保障IP傳送在骨干層的傳送質量，確保本地網絡的設備穩定性。再有，開展二層轉三層功能建設，提升對三層動態路由的技術支撐，保證傳送設備在公共路由協議層能提供各種動態路由協議的支撐。

在未來，網絡技術的革新，需要傳送網產業鏈上下游的協同創新，構建涵蓋全產業鏈的開發技術合作平臺，匯聚集體智慧、形成資源分享，達到行業的通盤合作，共同推進技術的創新。

3.2推動網絡結構優化

網絡結構發展呈現出來的扁平化、服務化架構，順應了IP化的發展趨勢。分組傳送網可定義為IP網絡+傳送網的融合產物，基于此角度，其涉及的技術五花八門，傳輸協議也繁多復雜，以往層次化的網絡結構難以滿足5G網絡的需求，必須思考已有傳輸網絡和上層網絡發展的適應性問題[2]，對原本的網絡結構進行改善。基于5G的多業務、多場景特點，未來的網絡將是定制化、服務化的，在大一統的傳輸平臺上“求同存異”，針對不用的用戶場景提供與之匹配的網絡功能、服務，充分利用網絡調度的靈活性，合理分配網絡資源，做到精準差異化設計;與此同時，數據計算與存儲的平臺也將逐步下沉至邊緣側，就近提供端服務，滿足行業在實時智能業務方面的需求。

著眼目前的發展狀況，如何平滑地從4G架構過渡到5G架構，實現新型傳送網絡與原有網絡設備的兼容，需要使用準確的方法，認真比對傳輸設備，綜合思考各個方面的因素，做好合理科學的規劃，減少網絡層次，平衡好網絡拓展與成本方面的問題，逐一考慮，充分發揮先有相關技術，實現網絡結構的優化升級。通過實現扁平化、服務化，大大提高網絡帶寬，同時有效控制運維成本，緩解運營商的成本壓力。推動網絡結構優化，促進網絡扁平化、服務化發展，從而避免資源的浪費。

3.3探索網絡高融合性

積極探索實現與其他網絡的協調和互通，打造萬物互聯的時代。在5G時代，網絡能力不僅包含連接能力，還包括云計算、邊緣計算、大數據、物聯網、人工智能等能力，這些能力運營商需逐步建設和完善。執行IP與QoS技術應用場景的整合，在5G網絡運行所需的承載網絡中，不同承載網絡組網功能的分配功能以及無障礙互聯互通功能起到決定性作用，需要技術人員進行技術創新和改進，研究推進支持高速移動互聯的新型網絡架構、高密度新型分布式協作與自組織組網、異構系統無線資源聯合調配技術等。

此外，實現傳送網的完善，需統籌規劃，針對新設備的適應度做相應的提高，在光傳送網的設計工作方面，需要相關研發人員的持續深入研究和分析，特別是在不同層次網絡中，思考如何確保5G網絡所采用的不同形式的架構得以實現應用， 以多種網絡混合覆蓋的形式，實現接入終端和網絡綜合成本的優化，支撐行業數字大腦的建設。

3.4強化網絡安全體系

5G網絡建設，安全問題比以往更需得到重視。大規模通信設備的接入，意味著引入了大量的網絡攻擊入侵點;SDN分離了數據面與控制面，由此產生的控制集中化，一旦其功能失效或遭非法控制，將影響整個系統的安全及穩定;而生活產品的智能化，也極大加重了網絡攻擊所造成的的安全風險，以往在虛擬世界才存在的安全隱患，未來將如地雷般深埋在生產生活中的每個角落。

強化網絡安全體系，需要自底向上、全方位建立安全機制。從底層做起，從傳輸協議入手，嘗試微密鑰機制，強化數據認證字段，保障數據傳輸的安全性、加密性;提供端到端、多層次的安全隔離措施，做好關鍵數據的加密與備份;加強系統安全固化，針對管理控制操作采取安全審計與跟蹤，強化防御體系。

另外，考慮到5G網絡的服務化特性，建立“專網專護”機制，針對不同的業務網采取差異化的保護手段，高機密性業務可適當犧牲傳輸時延，換取多重保護認證，提供更高的安全性。在安全體系的優化過程，如何做好保護層級與業務傳輸的平衡，需要產業鏈上多方的協同、持續溝通，同時也需要相關安全技術與標準的研究建立，提供強有力的保障。

四、結束語

作為基礎承載網絡，傳送網的發展一直與業務網的變遷息息相關。伴隨5G網絡的大力發展及網絡IP化、服務化的進程加快，IP會統一整個業務層，網絡中會出現大量大顆粒IP電路傳送需求，城域傳送網建設應高度重視業務網的IP化、融合化、扁平化、服務化對傳輸網絡建設的影響，深入部署OTN技術為代表的光傳送網絡和SPN技術為代表的切片傳送網絡，積極推進網絡演進，持續探索SDN/NFV新網絡架構，重新構建城域傳送網網絡架構，推動數字化轉型，滿足網絡IP化新增大顆粒需求，達到網絡資源最優化，保障網絡的高效、安全。

參? 考? 文? 獻

[1] VIAVI 5G SPN網絡測試解決方案[J]. 通信世界，2020（13）：33-35.

[2] 王超綿. 5G傳送網的發展模式[J]. 通訊世界，2019，26（9）：180-181.

[3] 董超，王瀚冰，毛艾杭，等. 面向5G的光傳送網需求及挑戰[J]. 數字技術與應用，2017（6）：41.