“大连接”战略下传送网架构演进研究

崔云峰

摘 要：文章主要探讨如何在互联网+、大数据、云计算等一系列重点工程的实施下，能为内蒙古移动的发展带来契机。分析了其面向“大连接”战略下多种业务承载时存在的瓶颈及积极探索“大连接”传送网架构的解决方案。

关键词：5G；前传网络；回传网络；SDN；Mesh网

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0063-02

Abstract： This paper mainly discusses how to bring opportunities for the development of Inner Mongolia Mobile under the implementation of a series of key projects， such as Internet Plus， big data， cloud computing and so on. This paper analyzes the bottleneck of multi-service carrying under the strategy of "large connection" and actively explores the solution of "large connection" transport network architecture.

Keywords： 5G； forepass network； back transmission network； SDN； Mesh network

1 研究背景

新一轮技术革命开启数字化时代，普遍连接成为数字化时代最根本特征。在电信行业谈转型、谋发展的大背景下，中国移动将聚焦连接，通过“做大连接规模，做优连接服务，做强连接应用”，努力开创数字化产业新格局。

随着物联网市场需求的进一步发展，人们对于5G的需求日渐高涨。5G可以达到每平方公里百万级终端的连接，更好地支撑万物互联战略；5G可以实现10Gbit/s的速率，具有毫秒级的时延，可以更好地支撑无人驾驶等车联网应用。

同时，系列宏观政策如宽带内蒙古、互联网+、大数据、云计算等一系列重点工程的实施给内蒙古移动的发展带来契机。

2 面向“大连接”的业务发展预测

面向“大连接”的业务需求进行梳理、分析，从业务需求入手，为传送网架构演进研究提供正确的研究方向。

目前内蒙古移动传送网承载业务大致可以分为2G/3G、4G、家庭宽带、集团专线几类，其中2G/3G业务正在逐渐走向衰退，4G、家庭宽带、集团专线等业务为目前主流的业务需求。

2.1 5G业务需求预测

ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）将5G应用划分为三个场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、超高可靠低时延通信（uRLLC）。

ITU（國际电信联盟）、IMT-2020（2015年10月26日至30日，在瑞士日内瓦召开的2015无线电通信全会上，国际电联无线电通信部门（ITU-R）正式批准了三项有利于推进未来5G研究进程的决议，并正式确定了5G的法定名称是“IMT-2020”）推进组等国内外5G研究组织机构均对5G提出了毫秒级的端到端时延要求，理想情况下端到端时延为1ms，实际情况下端到端时延为5-10ms左右。5G连续广域覆盖场景是最基本的覆盖方式，需要随时随地为用户提供100Mbps以上的用户体验速率，其单基站均值带宽将达到6.75G，单基站峰值带宽将达到16G；5G热点高容量场景面向局部热点区域，需要满足用户1Gbps以上的用户体验速率，其单基站均值带宽将达到32.85G，单基站峰值带宽将达到50.8G。

2.2 家庭宽带业务需求预测

家庭宽带在带宽提供能力、价格、屏幕显示等方面的优势，使家庭宽带具有不可替代的作用。三网融合、超高清视频、智能家庭、VR等业务的发展，将是家庭宽带的主要发展方向。随着视频业务的发展，对传送网要求更高。4K视频要求带宽30～50M，而VR则要求200M以上的带宽。

3 传送网目标架构及演进思路

重点对于未来传送网的演进思路进行论证，并分析现网升级方案存在的利弊，从而推导出传送网演进的目标架构。

3.1 传送网面向“大连接”业务承载的短板分析

3.1.1 网络拓扑结构扁平化不足

“大连接”时代，“业务云”进一步下沉，“业务云”到“业务端”的纵向时延及“业务端”到“业务端”的横向时延大大降低，对传送网的时延要求更高，传送网必须向扁平化发展。

传统传送网分为接入层、汇聚层、核心层三层结构，每一层网络都以环型结构为主，且环路上传输节点较多，数据传输过程中需通过大量网元，将产生较高的时延，在“大连接”时代传送网应进一步向“扁平化”演进。

3.1.2 带宽容量不足

根据业务需求预测分析，“大连接”时代接入层100G组网已成为发展趋势，而核心层/汇聚层则将可能达到T级别组网。而目前传送网现状接入层多为GE/10GE环路，核心层和汇聚层为10GE/100GE环路，无法满足“大连接”业务带宽发展需求。

3.1.3 三层设备高置

现网PTN三层设备一般部署在地市核心机房，完成地市4G基站X2业务转发，4G承载只需要在核心层启用L3 VPN功能，汇聚层仍采用L2 VPN分组转发功能。“大连接”时代，一方面，三层设备下挂基站将更多，路由条目数量将更大，如果三层仍然高置，三层设备将不堪重负，如三层节点故障，影响范围将很大；另一方面，三层高置横向流量时延大，将不能满足“大连接”时代基站间横向流量时延需求。所以三层设备需下移带，其优点一是三层设备下挂基站减少，流量减少，路由条目减少，压力大大降低，安全性能增加，故障影响范围减少；二是基站间的横向流量跳数减少，时延减少。

3.2 面向“大连接”的传送网架构演进思路

面向“大连接”的传送网架构应满足高带宽、低时延、集约化和切片化的网络承载要求，网络架构应进一步Mesh化、全光化。

3.2.1 前传网络和回传网络的划分思路

基于“大连接”战略背景下传送网架构扁平化的诉求，结合5G业务对于“回传网络”和“前传网络”的划分思路，设想将传统传送网原有的多层网络结构简化为广义的“回传网络”和“前传网络”。

新的城域“回传网络”包括传统传送网中城域核心层、城域汇聚层两个层面；新的“前传网络”包括传统传送网中无线基站、家庭宽带、集团专线的接入部分以及面向5G的接入网络。

3.2.2 传送网“回传网络”演进思路

目前传送网组网多采用环型结构，未来“回传网络”的建设在环网结构基础上，结合5G和家宽业务发展叠加“1+1链型”结构，向Mesh化演进。

面向“大连接”的业务承载采用转发和控制分离的架构，转发面虚拟化，呈现“一个物理架构、多种组网结构”的形态，通过网络切片，按需构建不同的逻辑网络实例，未来3G、4G等小颗粒业务依然可以通过环网结构进行承载；5G uRLLC、4K视频等对时延要求较高的业务可以通过1+1链型结构直达业务落地点，最大限度降低时延；对于节点间有横向业务流量需求的，如IDC业务，可通过Mesh化网络一跳直达。

3.2.3 传送网“前传网络”演进思路

前传网络的演进应结合业务需求，按场景合理选择集中式或分布式BBU，采用OTN或者裸光纤方式进行承载。前传PON网络向10GPON进行演进，前传PTN/OTN网络向100G演进。

BBU 集中化成为无线网络发展的重要趋势，移动前传应用成为BBU 集中化的一个重要内容，如何解决拉远RRU的传输承载，业内提出了多种解决方案，包括光纤直驱、无源彩光、有源WDM/OTN等方案。

3.2.4 面向“大连接”的传送网目标架构

传统的城域核心、汇聚层演进为“回传”网络主要是基于业务流向的变化，EPC、BRAS、CDN等业务设备将逐步实现下沉部署，同时传统的无线BBU将集中化部署并上移至接入匯聚机房，需要构建Mesh化的组网。

面向“大连接”的传送网架构和传统网络相比，在业务承载上发生了如下变化：

无线网络方面， 2G、3G、4G网络依然要通过传统的SDH/PTN传送网进行承载，5G由于C-RAN的组网需求，需要在前传网络引入OTN或采用裸光纤、无源彩光等传输方式，5G业务回传则要借助mesh化光层组网，就近回落至EPC。

家庭宽带业务方面，依然要通过PON网络承载，技术上将采用更高带宽的10GPON甚至100GPON，OLT将通过Mesh化光层组网选择最优路径上行至BRAS。

集团客户业务方面，互联网专线和一般数据专线依然通过PON网络进行承载，对于带宽需求较小的重要专线可采用PTN/SDH的方式承载，带宽需求较大的高端大客户专线通过OTN的方式进行承载，对于边缘DC互联需求，可通过Mesh化光层组网高效直达。

4 总结与展望

本文在中国移动“大连接”战略背景下，结合未来5G、家庭宽带、集团客户等业务的迅猛发展，以内蒙古移动传送网网络现状作为基础，分析其面向“大连接”战略下多种业务承载时存在的瓶颈，积极探索“大连接”传送网架构的演进思路，通过本文的研究达到合理分配建设投资、科学储备基础资源的目的。

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