面向5G需求的本地传输网络建设策略研究

杨青宏，王俊峰，方 明（.中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司，河南郑州 450007；.中国联通福建省分公司，福建福州 35000）

0 前言

5G三大类典型场景，侧重峰值速率、移动性、连接数密度等技术指标，随着5G 大规模建设，将对现有传输网络架构带来新的影响。针对5G 站点接入方式对机房架构、光缆资源和传输设备要求，本文结合中国联通传输架构基础现状，分析储备策略和建设思路。

1 5G及DC化对传输架构的需求

5G 网络RAN 与LTE 网络有较大架构区别，分前传、中传及回传3 部分。5G 前传承载接口使用eCPRI标准，技术处理后单小区带宽为10～25 G。热门前传承载方案以光纤直驱和WDM 技术为主，如图1 所示。光纤直驱投资少，时延最低，且1 个AAU 需1 对光纤，现有24 芯接入模式基本满足。纤芯需求压力在主干光缆。可选用波分解决纤芯不足问题，但相应产品技术不够成熟，造价较高。据测算，3.5 GHz频段的5G 站址密度比4G 站大20%，随着5G 逐步覆盖，机房光缆需求量会很大。

中传承载速率为10G，综合业务点带宽30～40 G，汇聚环容量约100 G，核心环带宽预计在100 G。后期5G和固网带宽都会升至100G颗粒，且RAN、MEC及核心城域网的部署，均需要100 G 大容量UTN 设备。现网的中传和回传承载采用SPN、PeOTN 等技术，流量的爆发增长，导致对传输设备带宽需求量加大。

图1 5G前传的承载方案

5G 网络的云化部署使网络也将由核心向边缘逐步虚拟化，并逐步引入SDN 功能，实现智能化管理，同样也会对通信机房的面积和电源提出新的需求。

未来随着CRAN 的普及，考虑机房空间、电源、光缆管道资源承受能力，需要合理储备资源，研究传输设备建设策略。下面以中国联通传输规划现状，从机房架构、光缆资源及传输设备3个方面分析。

2 传输架构现状及建设策略

2.1 机房架构

结合中国联通网络规划指导意见，机房架构内容主要分为业务区划分和机房选取建设2 个部分，也是传输网络重要的基础资源。

2.1.1 区域划分

图2 区域划分

中国联通网络规划指导意见中，区域划分包含关系如图2 所示，可以看出，宽带、集客和室分专业的楼宇划分一般归属在综合业务区内。无线、传输、宽带3个网络随着5G站点部署密度的增加，必然在接入层面融合统一。乡镇综合业务区划分，与无线在ABC 类网格划分中基本保持一致。而市区县城综合业务区划分，随着微网格细分，无线大网网格基本上同宽带、集客和室分一样，以楼宇为主的“面”覆盖成为主要口碑场景。

三大网络在区域划分上，逐步向热点、密集和重要区域进行细分，对区域划分建议如下。

a）汇聚区保持稳定。

b）综合业务区总体保持稳定，允许综合业务区分区边界适当优化。

c）综合业务区需分等级对待，对5G 网格/微网格场景提前部署的市区县城综合业务，分特别重要、重要、一般3个等级，尤其政企为主或口碑争先的综合业务区，重点保障该区域的接入光缆、主干光缆及管道、传输设备的优先建设。

2.1.2 机房布局

中国联通网络规划指导意见中，核心机房、汇聚机房和综合业务接入机房选取需综合考虑使用面积、蓄电池电源、开关电源容量、外市电引入等条件。5G网络中新增的设备场景适配机房类型见表1。对于站址密集城区，需要适当增加综合业务接入点目标数量。而对于大型体育场馆、高新科技公司集中的写字楼，还要考虑CU、MEC 下沉的可能性，新建或利旧综合接入点。

由于5G 建设的应用偏向于商务办公写字楼等重要场景。在重要综合业务区，若综合机房覆盖不足，一些室分楼宇机房也可以作为BBU/DU 小集中机房，条件较好的作为综合接入机房。若无综合接入机房，应根据管道覆盖情况及无线重点覆盖场景，结合室分、集客和宽带需求，新建部分时延要求较高或接近商务楼宇、写字楼、高校、工业区等业务量大的综合接入机房，并提高机房面积及市电引入规模，以便后续大带宽传输专线设备、边缘计算及工业自动化等快速布局。

表1 5G设备机房分布

随着5G建设的来临，空间、电源、外市电等问题仍会逐步凸显。对此建议：

a）形成以核心、汇聚、综合接入机房、BBU/DU 小集中点为主的4层完善架构。

b）新建类。偏向3 个网络热点场景，并向商务办公区域倾斜，特别重要区域保证机房自有，并提高机房市电配套等级。

c）利旧类。加快老旧设备腾退，扩容引入市电，完善配套，并引入条件较好的小型机房充当BBU/DU小集中机房。

2.2 光缆资源

中国联通本地光缆网以分层、分区为主，其中核心汇聚光缆连接核心汇聚节点，高效直达；一二级主干光缆环覆盖市区县城；县、乡光缆基本连接乡镇节点。

随着DRAN 模式向CRAN 模式的逐步转变，接入类光缆必将因5G站点及末端宽带大客户持续增加，变得繁杂混乱，管理无序。因此需要更加规范有序地建设，有利于维护管理，也减少后期不必要的投资。

2.2.1 接入末端一体化

根据中国联通对楼宇接入光缆资源统一建设的要求，结合楼宇现状及各专业需求，需统一部署垂直线缆。

从楼宇建设顺序上来看，各个专业末端接入顺序如下。

a）既有楼宇接入区域：宽带、室分、集客不分先后均可实施建设。

b）新建楼宇接入区域：一般是宽带专业随楼宇建设进度先纳入滚动规划中，待楼宇建设施工完成，宽带进行覆盖，室分和集客再按需引进建设。

从楼宇属性划分上看，接入末端又以各个专业为主。

a）住宅类的：一般以宽带和室分接入为主。

b）非住宅类的：写字楼及工业园区，三大网络均需覆盖。政企办公楼覆盖以室分和专线为主。高校覆盖以宽带和室分专业为主。

本节以宽带分光接入模式分析，如图3所示，其中OLT 设备和分光器之间一般以主干或配线光缆为主，分光器至用户侧一般以4 芯、6 芯和12 芯的小芯数接入层光缆为主，且末端接入光交光配也多在机房和弱电井。

根据宽带的先行建设模式，总结末端接入光缆的建设思路如下。

a）宽带建设同时要兼顾室分。大型楼宇一、二级分光在楼宇层内，一、二级间主干光缆一般以小芯数为主。室分需每一楼层或隔层的RRU 拉远至某楼层集中器侧，且因室分制式纤芯需求量大，5G 模式下纤芯量更多，因此室分楼宇内至楼下光交主干缆纤芯一般24 芯以上。为能够同时兼顾宽带及小芯数专线接入，楼层内主干缆应保证48芯以上。随楼宇内宽带用户数规模增加，主干光缆芯数可以增加。楼层分光器位置可设置较大配线箱，形成星型结构，同时兼顾室分和专线需求。各专业统一配线箱，合理分配箱内模块。主干光缆随楼层高度逐级递减分纤至配线箱。

b）宽带建设同时要兼顾专线。对分散式场景，宽带接入一、二级分光主要在楼宇外，尤其较大的场馆、别墅、软件园、工业园等分散性高密度区域，一般以线型接入为主。未来随着云网一体化建设，末端用户增加传输设备，利旧宽带光纤资源即可改为以微型环为主，如图4所示。宽带的纤芯数末端接入纤芯数可在6芯以上保证宽带接入同时，传输2 芯组网，集客1 芯接入。同时也能对5G下沉的传输设备进行保护，且环路主要以独享形式分纤，减少接头衰耗，并可以根据接入楼宇分布选择光缆芯数。

图3 宽带典型分光方式

最终末端形成微星型和微环型结构，并统一各个专业，最大程度减少纤芯浪费。

2.2.2 配对光缆和主干环路布局

近年来，中国联通的宏站和室分拉远比例逐步提升，CRAN 模式集中显现，但仍有部分综合业务机房其他站点无法接入，基站建设模式仍使用DRAN。

针对5G需求，除考虑改扩建、腾退机房空间外，对于条件符合的综合业务接入点，也应做好主干光缆与节点的衔接，实现每个综合接入机房有2～3 个主干光交配对，90%以上的主干光交有配对的综合接入机房。配对光缆提前建设能够有效提升综合接入机房与主干光交的衔接率，满足5G的前传承载需求。

据测算主干环路上单综合接入点拉远10 个5G 移动站点，平均单光交需21 芯，纤芯需求量大。除增加配对光缆建设，通过其跳纤尽少占用环路外，仍要扩容环路容量，并对密集区域建设二级主干环路，缓解主干压力。5G主干环路节点接入模式如图5所示。

图4 末端建设方式

图5 主干光交与机房衔接示意

在配对光缆引流下，主干光缆环的剩余纤芯基本可满足5G DU 集中及MEC 等低时延直达的纤芯需求。对24 芯接入光缆也需挖潜现有光纤资源能力，释放3G/4G 拉远纤芯资源。无线专业也应在DU 选型上尽量选择AAU 拉远数量级别高的设备。同时，在加强城区主干光缆覆盖基础上，应合理按需扩容，减少管道资源占用及浪费，提高投资效益。

2.3 传输设备类

中国联通预计将采用升级IPRAN over OTN 方案来满足5G的需求。建议采用平滑演进的技术，如灵活以太网（FlexE）、分段路由（SR）、软件定义网络（SDN），从而保持现网最小的维护割接量，同时保证现网设备最大性能发挥。5G 初期和稳定期分组网的预部署结构如图6所示。

2.3.1 智能化、弹性化分组传输设备

2011 年以来，中国联通在IPRAN 建设上，架构清晰，覆盖完善，基本满足了移动网络回传和大客户等精品业务的承载。以福建联通为例，全网有3 个厂家的分组设备，核心汇聚以上共计355端，存在各种型号和老旧混用、环路节点数量不合理等问题，优化建设策略如下。

a）升级及新建IPRAN 设备，支撑5G 回传承载。核心汇聚层以扩容为主，槽位不足时，优先升级槽位接入能力，由100G 升级至200G 或400G，无法升级的进行更新替换。严控低密度板卡采购。接入层新建IPRAN2.0设备，按机房架构合理组网。

b）捆绑端口，利旧资源。对汇聚层链路流量阈值较高的进行扩容，采用10GE 链路捆绑形式升级，超4个10GE时，扩容到100GE端口。

c）SDN 及同步早部署，完成管理智能化。按需部署1588V2，引进NCE，开展SDN并尽早落地。

2.3.2 业务化、颗粒化OTN传输设备

5G 业务在承载网内流向日趋多样化，随着中国联通100G OTN 系统部署完善，利用OTN 设备支持ODUk/Packet/VC4 统一交换及多业务传送，可以利旧MSTP 网络进行无缝接合，统一管控。在承载IPRAN、城域网业务基础上，随着5G 网关、DC 化、MEC 增加，OTN 系统不仅要增加大带宽的颗粒度，而且随着政企业务的不断繁荣，也要逐步增加分组以太网功能。对此建设策略如下。

a）100G OTN 系统：本地网全部引入100G OTN，满足未来5G业务回传需求及时间同步需求；重要城市核心节点配置ROADM 进行波长调度，开展TSDN 试点，提升维护效率。

b）10G OTN 系统：挖潜10G OTN 资源，将腾退的板卡用于业务量小的县城乡镇组网，提高投资效益，补充县乡波分系统。

c）启用PE 功能：重点城市在100G OTN 开通配置PeOTN 功能，以承载刚性管道专线业务、大颗粒以太网为主。根据业务量，在初期覆盖大客户业务较多的城区汇聚区，后期可结合业务发展情况向综合接入机房延伸。对刚性管道以太网专线业务，一般采用透传方式。对非刚性管道的以太网专线业务，可采用MPLS-TP协议或以太交换共享通道。

图6 分组网规划部署结构

3 主要建设策略

5G及DC化多场景需求使传输架构面临着越来越多的挑战。图7为5G初期传输简易架构。

图7 5G初期传输简易架构

a）在机房架构方面：保持分区合理，综合业务区分等级。扩大新建机房的面积及引电规模，并偏向5G布局场景。

b）在光缆资源方面：对光缆的资源储备提前进行，主干环路适度扩容。应对全专业接入区域，打破传统建设壁垒，努力实现接入末端一体化建设。

c）在传输设备方面：应实现大小带宽颗粒，软硬结合灵活调度的智能化通道。

近2 年5G 即将大规模部署，传输架构3 方面要结合考虑，联动分析，互为补充，应对万物互联的到来。

4 结束语

5G 前期以流量扩容为主，前传中传逐步向25GE、50GE 及100GE 发展。后期SDN 全网形成规模，核心层以超400GE 组网，切片技术成熟，业务端到端全面开通，最终实现5G的三大场景。由于5G应用丰富，市场广泛，业界都提供了多种传输解决方案。传送网目前除准备积累机房、管道、光缆、分纤点等基础网络资源，更要循序渐进，探索最合适、高效、低成本的组网策略，真正实现绿色5G。