5G商用配套传输网建设需求及策略探讨

蒋明杰，王新悦

（广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630）

0 引 言

5G技术作为当代社会发展中新一代的通信基础设施，基于移动互联网背景下，通过改变通信网络架构来实现人、机、物空间的互联，且引领国家数字化转型，成为了数字化战略的先导领域。5G商用传输承载能否满足5G网络要求，直接影响到5G商用进程。随着5G商用的加速，5G传输承载愈受关注，因此本文着重探讨5G商用配套传输网建设需求及策略。

1 需求分析

1.1 业务需求分析

5G将提供面向“互联网+”和“智慧+”的生态基础及新型生产方式，驱动高速光网、物联网、云计算、人工智能以及大数据、区块链，奠定新时代通信发展的软实力。

1.2 承载需求分析

1.2.1 超大带宽需求

无线侧采用更高频段、更宽频谱以及全新的空口技术以解决5G eMBB相关应用场景所需的大流量移动宽带需求，5G单用户接入带宽可与目前的固网宽带接入达到类似量级。

1.2.2 超低时延需求

eMBB业务用户面时延小于4 ms，uRLLC业务用户面时延小于0.5 ms，两者控制面时延小于10 ms，均为3GPP中明确的需求指标。其中，承载网时延主要来自链路及设备时延。为满足超低时延需求，需通过网元下沉方式解决。

1.2.3 高精度时间同步需求

5G系统中基站的基本业务时间同步要求仍然与4G TDD相同，即同一基站不同RRU/AAU之间的同步要求主要是3 μs。未来5G协同技术对时间同步有更严格的指标，预计将达到300 ns级别。

1.2.4 网络切片需求

5G网络的应用，在网络切片功能上进行创新，保证每个网络资源的独立性，提升管理控制能力，以满足特定用户和业务需求。5G承载网需全新引入硬隔离或软隔离的层次化网络切片技术。

1.2.5 灵活组网调度需求

5G核心网和无线接入网的云化及功能的分布式部署对承载网的灵活调度提出了更高的要求。5G无线接入网演进为三级结构及5G核心网UPF的进一步下移导致5G时代基站至不同层面核心网元的流量终结位置将存在差异，且核心网元之间和相邻基站之间的网状东西向流量需求增加。在5G承载网络中，为了满足不同流向的柔性调度需求，应该将L3移动到UPF和MEC的位置[1]。

2 承载网建设原则

2.1 安全可靠原则

新的服务，如uRLLC陆续出现，5G承载网络的安全性和可靠性将特别重要。5G的建设应合理设计网络结构和路由，合理的技术保护模式，制定可靠的网络保护策略。充分考虑网络容错和负载分担能力，保证网络安全可靠运行。

2.2 综合承载原则

对于4G/5G无线业务，不仅要承载，而且为了实现移动CDN和边缘数据中心之间的互联，也需要综合承载。应结合L0～L3技术方案的优点，为网络切片提供服务，以实现不同业务的承载，发挥承载网络的作用。

2.3 夯实基础原则

计算机机房、管道以及光缆作为5G承载网的基础资源，对5G承载网有着重要而长远的影响。5G承载网的建设应注重基础资源的储备，提前部署和预留节点机房、管道以及光缆等资源，为5G业务的发展奠定基础。

2.4 技术先进原则

在5G部署承载网时，选择合适的承载技术进行部署，将先进技术与现有技术成熟的标准及经验相结合，充分考虑网络应用和未来的发展趋势，体现网络技术的进步。

2.5 持续演进原则

5G初期主要需求是eMBB业务，可依托现网满足，中期分阶段部署增强型IPRAN、SPN以及M-OTN等新设备，在后期将逐步发展成为一个完善的综合承载网，满足全业务接入的要求。

2.6 经济高效原则

5G承载网的建设应以业务发展的实际需要为指导坚持经济效益优先的原则，有针对性地配置资源。

3 面向5G的传送网部署策略及方案

5G建网初期可采用扩容改造或新建方案，5G中后期随着业务种类增加，逐步演变成一张新平面。

初期在已有PTN网上扩容改造，适合现网PTN容量充足地市，并新建5G接入层。接入层利用现有10GE设备星状连接5G基站，按需扩容改造。核心汇聚层在初期利旧已有系统容量，根据业务量进行扩容改造。新建接入层的现有接入环无法满足5G组环网需求，需新建50G/100G接入环，选择兼容PTN的SPN设备。

面向5G的传送网部署方案如图1所示。

图1 5G传送网部署方案

4 网络层次及组网架构

5G承载网组网结构主要由分层独立组网、前传组网、中传组网以及回传组网4层架构组成，其组网方式如下。

4.1 分层独立组网

此网络系统能够满足传送带宽需求，并进行链路收敛，大大提升网络资源使用效率。但由于网络层次较多，因此给业务管理工作增加难度。

4.2 前传与中传融合+回传独立组网

基于4G网络背景下，采用了回程网络架构和新增网络层以满足5G需求。但因为5G中传带宽及路由与前传在功能需求方面差别较大，所以增加了网承载维护及管理难度。

4.3 前传独立+中传与回传融合

前传独立网络的主通道主要采用刚性带宽，且通过中传与回传的融合选用弹性管道来提高网络资源使用率。但同时也增加了4G回传网络层次，增加网络组网需求[2]。

以上几种组网方案具有各身的特点，主要体现在组网设计、网络层次与改造以及资源使用等几个方面。根据5G业务需求，方式（3）具有广泛的适用性。

5 5G试商用配套传输网建设策略

5.1 CU/DU建设

5.1.1 CU/DU建设要求

机房空间方面，BBU设备可放置在5.79 m标准综合机柜中，单柜可安装8个3U设备或10个2U设备，维护占地面积约1.5 m2。

5G各资源点能耗约3～4 kW，远远超过4G设备。建议优先选择DC容量充足的机房，外电引入方案与4G建设基本相同。存量机房需要重点核查外电容量和现有负载情况，开关电源和蓄电池方案与4G基本相同，建议优先采用新型铁锂电池和梯次锂电池。

出口也仍存期待。当前山东地区尿素主流出厂报价2150-2180元/吨，河北地区尿素主流出厂报价2190-2200元/吨，河南地区尿素主流出厂报价2120元/吨左右。尽管国庆期间的出口利好热度已过但余温仍在，这从临近港口的地区报价高于其他地区这一点上就可以看出，且11月份国际市场仍有采购可能。

空调制冷量根据5G设备负荷、机房结构以及面积（温区）等因素确定，根据基站制冷量需求选择最适合的空调规格和数量。

5.1.2 CU/DU建设方式

采用C-RAN时，需考虑业务特征、局址机房条件、传输条件和网络安全性确定CU/DU的集中度，根据规划的AAU数量和位置确定集中机房的数量、位置以及每个集中机房安装的CU/DU数量。

5.2 前传承载建设

前传解决AAU与DU间的传送需求，目前eCPRI接口要求其带宽需求为N×25 Gb/s速率。组网建设应根据DU位置、AAU数量以及基础资源情况综合成本和运维等因素考虑。常见建设方案包括光纤直连、彩光复用（无源）、OTN承载以及分组方式承载4种。总体而言，在光纤直接连接占主导地位和本地光纤资源不足的地区，设备承载方案可以作为补充。在25G彩光和睿频等相关技术成熟后，前传的eCPRI接口可以考虑采用无源波分和OTN等技术来承载，对于100G的CPRI接口建议采用光纤直连。

5.3 中传/回传承载建设

中传及回传主要解决DU设备至CU、MEC设备以及5G核心网设备等传输承载。在传输带宽、组网拓扑及功能方面需求基本一致，适合统一组网承载。目前主要组网方案包括IP RAN承载、SPN承载以及M-OTN承载3种。3种方案在网络架构和资源需求等方面各有优劣势。中传/回传组网方案应充分结合现网设备、5G网络规模以及网络投资等维度综合比选，如表1所示。

表1 中传/回传承载建设方案对比

6 网络演进趋势分析

5G承载网的架构调整应统筹考虑5G用户的接入需求及现网的资源情况，按照不同时期的业务特征逐步对承载网进行升级，最终实现向综合承载平面演进[3-8]。

建设或者扩建5G接入层，充分利用现有承载网络和基础资源。核心汇聚层可利旧现网（PTN、IP RAN等）平台进行承载及调度，适当进行扩容或升级满足带宽增长。采用大容量、新技术（SR/FlexE /SDN/DWDM等）组网，建设一张从接入层、汇聚层至核心层均面向5G承载的新平面[9,10]。新平面网络可与4G承载网并存，最大限度地保护已有投资。进一步融合演进至综合承载平面，在接入能力、平台容量以及网络架构等方面全面部署，整网承载能力大幅提升。此外基站业务、专线业务、家宽业务及物联业务等全部在综合承载平面上承载。

7 结 论

移动基础网络规划紧扣业务需求，基于已经成型的“一张光缆网”网络构架，以微网格为基础，继续推进分纤点和光缆等资源深度覆盖，完善城区汇聚机房布局，满足5G部署需求，逐步向“一张光缆网”深度覆盖的目标进行演进。

移动综合业务区已成型，微网络也进行了初期的建设，后续将继续储备基础资源，重点在普通汇聚机房、业务汇聚机房以及接入光缆的资源储备，优化改善断头管道，继续挖潜管道资源，增加光缆路由。前传光缆采用光纤直连方案，充分利用现有的综合业务区建设的光缆和光交箱，按照需求进行主干和配线的扩容与新建。回传光缆充分利用现有的综合业务区建设的光缆和光交箱，组建收敛点的环网。汇聚光缆根据汇聚层组网要求，建议采用光缆直连方式建设，保证2+2结构。

面向5G的传送网部署策略及方案中，5G相对于4G在组网、业务需求以及业务流向等方面变化较大，为保证5G建设的合理性与业务匹配性，现阶段对于4G架构不急于大幅度更新改造，可适当进行带宽升级。