应对5G、物联网冲击的传送网架构探讨

李志娟 李伟强

（1.广东邮电职业技术学院，广东广州 510630；2.广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630）

随着移动互联网、物联网、4K电视、VR/AR等业务的快速发展，传送网在时延、带宽、组网架构上均面临新的挑战。本文从无线、家宽、集客等不同业务的需求出发，对传送网架构进行分析，探讨应对5G承载的传送网规划思路。

1 未来业务需求分析

运营商来的文字和图片落后于互联网企业，如果IPTV业务也无法及时发展，视频+宽带将成为运营商的战略。

1.1 4K视频

各视频等级对传输速率的要求如表1所示。

表1 各视频等级对传输速率的要求

体验极致的4K视频对网络的带宽、时延以及丢包率提出了更高的要求，目前运营级4K被认为是当前商用部署较合适的选择。

1.2 无线业务

5G技术主要对带宽、时延、东西向流量和超高精度时间同步四个方面提出了挑战。（1）频谱利用率、频谱带宽和基站密度三个方面提升带宽，抛开基站密度因素，单基站带宽提升约30～50倍。（2）从端到端来看，无线网络的时延主要来自空口，在5G网络里，空口时延的降低是关键点。（3）随着站点数增多、站间距缩小，超密集组网可以提升频谱效率、功率效率，提高系统容量和覆盖，5G回传必须充分考虑东西向流量模型。（4）5G超密集组网要求基站间深度协同，基站联合发送对同步提出更高要求，具体要求为同一载波65 ns，相邻载波130 ns，非相邻载波260 ns。

1.3 家宽业务

（1）4K视频具有高码率、高并发、高感知的特点，所以对承载网带宽、时延提出了更高的要求，如表2所示。

表2 IPTV直播需求参数

（2）在中期，VR技术将得到进一步的发展，VR技术打破了传统PON网络上下行不对称的业务模式，上行流量可达到300 M。（3）根据国家发展政策，可能在未来5年内发展为千兆城市。

1.4 集客业务

未来企业对专线带宽的需求多样化，近期将有超过1/4的大企业需要超过1 G的带宽的专线需求。从安全性和网络带宽方面考虑，高端大客户专线希望使用硬管道承载。在智能化及自助化服务的推动下，自助式服务是发展趋势，在线申请，自动部署，只需要1 h便可以开通。

1.5 网络DC化

云网融合以DC为核心，业务、IT和网络均云化实现，基于DC集中部署，资源动态分配和调度。以DC为核心后，本地多种业务的流向都将以DC为中心，对承载将有新的需求：DC上联流量的增加将扩大本地波分系统的覆盖范围，DC将成为本地传输网的主要节点所在。为了承载多种业务流向DC，对于综合承载的需求会更为迫切。

2 目标网络总体思路

2.1 无线回传网络总体思路

未来的5G业务类型呈现出多样化，对承载网的需求存在差异，超大带宽、超低时延和灵活性组网是5G业务典型承载特征。

2.1.1 时延解决方案

网络架构直接影响时延，目前承载网的L2/3位于市区核心机房，如果市区到县城距离为120 km，EX2需要往返市区到县城120 km。在近中期L2/3下沉至县区骨干汇聚，则可以节省EX2时延2×(120×5 μs+30 μs)=1.26 ms。在远期，L2/3进一步下沉至普通汇聚点，用边缘云接入，满足端到端1 ms时延，终结部分S1电路。时延解决方案—网络结构扁平化如图1所示。

图1 时延解决方案—网络结构扁平化

解决时延的整体思路是在不同阶段下沉L3VPN，实现网络结构扁平化，满足4.5 G的EX2时延2 ms、5 G的S1端到端1 ms时延要求，并且未来在普通汇聚点终结部分S1电路，减少汇聚环带宽压力。

2.1.2 带宽解决方案

（1）分组网升级。

维持现网架构不变，OTN适度下沉，无线、集客及40%的家客业务仍由分组网承载，针对不同区域业务密度，对不同网络层级分组网带宽重新规划，核心层向N×100/400 G演进，汇聚层向100/200 G演进，接入层向50/100 G演进。

（2）OTN下沉。

针对汇聚层面临的大带宽压力，可将OTN和PIC下沉至汇聚点，每个汇聚点通过PIC上行至L2/3，不占用分组网带宽。按需将普通汇聚点OTN下沉，根据业务发展，将流量较大的分组网汇聚点优先下沉OTN，进行无线带宽单独承载。

2.2 家宽网络总体思路

（1）改变OLT上联承载方式，如果接入距离小于10 km，可以考虑通过裸线承载。接入距离大于10 km，并且汇聚层光缆纤芯利用率大于70%时，可以考虑通过OTN承载。家宽解决方案——改变OLT上联承载如图2所示。

图2 家宽解决方案——改变OLT上联承载

（2）根据业务需求，对OLT的上联带宽进行部署，新增的OLT部署双10GE上联，现有OLT上联总带宽超过6 Gpbs时，直接扩容为2×10 GE链路上联BRAS。家宽解决方案——扩容OLT上联如图3所示。

图3 家宽解决方案——扩容OLT上联

（3）可以根据业务密集程度优化OLT，对于业务密集区域可以选择将OLT下沉，更靠近用户，缩短接入距离，减少单OLT所带用户数量，提升宽带接入质量。家宽解决方案——OLT下沉如图4所示。

图4 家宽解决方案——OLT下沉

（4）对部分密集区域进一步降低分光比或引入10 GPON技术。

（5）针对IPTV业务单独测算，综合考虑带宽、安全性、运维便捷等方面，确定组播复制点的位置。有两种方案可以选择，一是组播复制点放在OLT，二是放在BRAS。

（6）当VR、家庭安防、云等对称型业务增多时，引入对称型PON。

2.3 集客网络总体思路

带宽需求的不断提升是集客网络将面临的主要问题，目前的网络结构易导致集客与无线、家客业务抢夺资源，集客业务专网化可以较好地解决此问题。OTN/PIC下沉至普通汇聚点，大颗粒集团专线通过OTN/PIC承载，减少汇聚层分组网带宽压力，原有分组网汇聚环仅负责疏导小颗粒集团专线电路。核心层组建分组网专网，负责跨区域业务调度。集客解决方案——OTN/PIC下沉如图5所示，集客解决方案——组建PTN专网如图6所示。

图5 集客解决方案——OTN/PIC下沉

图6 集客解决方案——组建PTN专网

2.4 传送网应对策略总结

从不同业务需求的角度出发，提供了相应的传送网解决方案，以下从接入层、汇聚层、核心层三个方面对以上的解决方案进行总结和归纳。

（1）核心层。核心层分组网带宽升级至100/200 G，以满足带宽需求；L2/3下沉至骨干汇聚节点，网络结构扁平化，降低时延；组建核心层集客分组网专网，负责跨区域集客业务调度。

（2）汇聚层。方案一：OTN下沉至普通汇聚点，打破分组网环网结构，无线、家宽、大颗粒集客业务由OTN承载，原有分组网环网仅负责承载小颗粒集客业务。方案二：OTN适度下沉，剥离所有家客及大颗粒集客业务，分组网按需升级至100/200 G，承载无线及小颗粒集客业务。

（3）接入层。解决带宽的首要办法是升级分组网带宽至50/100 G；C-RAN站点不与普通宏站接入环共环，减少接入层带宽压力；针对部分密集区域，OLT进一步下沉，节省主干光缆纤芯资源；OLT上联口升级至双10 G，满足全百兆带宽需求，当后期部分区域用户带宽发展至全300 M+时，建议升级至10 GPON；适时引进对称型PON，满足VR等对称型业务需求。目标网整体承载策略如图7所示。

图7 目标网整体承载策略

3 结语

传送的使命是“实现每一个Bits的传送效益最大化”，面向未来5G、物联网冲击的传送网络架构规划建设，本文分析各种业务的需求，探讨各种新型网络建设思路以及新技术，对传送网架构进行合理的部署。