面向5G传输承载网解决方案策略研究

高勇

5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景，5G时代将实现光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验。当前形势下，面对4G承载的传输方案已经无法满足5G更高带宽、更低时延的要求，本文分析在5G到来，各运营商所面临的承载网等方面的挑战以及应对的传输承载方案研究。

一、5G相关特点

（一）5G业务需求

1、初期需求

eMBB：大容量，CloudVR成为最主要的应用场景之一，需要稳定大带宽，但时延要求较低；稳定大带宽：33M（4K）～333M（8K）；时延要求低：其中端到端为20ms，传输网为5～7ms。

2、中期需求

uRLLC：低时延高可靠，车联网，时延要求严格，通过MEC下沉解决，避免丢包成为承载网重大挑战。 时延要求高：MEC下移（FOG Computing）是应对时延挑战的关键。

3、长期需求

mMTC：多连接，成本和功耗是关键，带宽时延对传输网无压力；mMTC成本、功耗敏感，对传输网无特殊要求。

（二）5G主要特点

统一空口架构下，支持灵活可配的帧结构和天线参数，满足多业务，全频段的性能需求；

智能适配业务和用户需求，灵活高效地提供多场景一致性体验；

灵活的无线接入云、智能开放的控制云、高效低成本的转发云；

根据不同业务场景灵活设计网络功能，并提供相互隔离的专用网络。

（三）5G核心网络架构变化

核心网云化，按业务需要部分下沉，应用网关下移，协同就近转发，流量本地终结，去中心化趋势明显。

BBU部分功能上移，集中带来MCE池化。

（四）5G RAN架构变化对传输网的挑战

传输网在5G时代面临七大挑战，现有网络能力无法满足业务需求。

RAN架构：采用C-RAN架构组网，对机房、光纤、管道等基础资源需求较大，目前的基础资源储备情况难以满足大规模C-RAN部署；

大带宽：5G高频站单站峰值将达到20G，目前接入层GE/10GE、汇聚层10GE/40GE的带宽组网无法满足5G大带宽需求；

低时延：5G低时延业务要求传输端到端时延低于1ms，目前现网时延在6-8ms左右，无法满足5G低时延要求；

网络切片：5G核心网要求对eMBB、uRLLC、mMTC三大类业务进行网络切片，实现可满足不同业务指标的硬隔离，现网不支持；

业务流向：边缘计算、数据中心互联、5G站间协同（Xn流量）導致东西向流量增大，现有网络结构无法满足对5G时代东西向流量的疏导；

时间同步：5G时间同步要求由4G网络的±1.5微秒提升至±400纳秒甚至±100纳秒，现网不支持；

管控运维：5G要求管控一体化运维，引入SDN/NFV等统一控制和可编排技术，实现网络灵活连接，现网目前不具备该能力。

二、5G传输承载方案介绍

（一）SPN方案（中国移动）

SPN方案为中国移动主导的5G传输承载方案，方案拓扑图如图1所示，是在现有PTN网络基础上，通过引入FLexE接口、FlexE交叉、SR等新技术，满足5G业务对大带宽、低时延、灵活控制的需求，同时兼容现有PTN技术，具备现网平滑演进的能力。

（二）增强IP RAN方案（中国电信）

增强IP RAN方案为中国电信主推的5G传输承载方案，方案拓扑图如图2所示，其中心思想为在目前IP RAN设备上引入FLexE接口、SR等功能，实现网络切片、灵活控制等5G需求。该方案未考虑超低时延的业务场景，可在IP RAN网络平滑演进，引入FLexE接口和SR的思路与SPN一致。

（三）UTN2.0方案（中国联通）

UTN2.0方案为中国联通主推的5G传输承载方案，方案拓扑图如图3所示，该方案提出较晚，与现网相比主要的技术变化是在前传采用G.Metro技术，中传引入25GE/50GE等高速率以太网接口，回传叠加波分，技术创新相对较少，相比移动、电信较保守，主要目标是平滑演进。

横向对比三种方案，SPN方案提出最早，相对成熟度最高，华为、中兴、烽火等主流传输设备厂商均已投入进行设备和芯片开发，截止目前已有商用设备推出。增强IP RAN和UTN2.0方案均可基于现网演进，实现难度较小，后期进度可能会加快。

三、结束语

本文通过对5G相关特点进行研究，分析当前5G来临之际，对各运营商的传输承载网所面临的影响，并对各运营商所采用的传输承载相关的核心技术、带宽、成本、时延、产业链、资源消耗方面进行对比，总结出中国移动的5G承载方式SPN技术相对比较成熟。

作者单位：福州理工学院