适应5G的传输网技术分析

陆震，隋建凯

（1.中邮建技术有限公司，江苏 南京 210012；2.中国电信股份有限公司江苏分公司，江苏 南京 210037）

5G承载需求取决于5G业务及5G网络架构的变化。其中，5G业务需求直接影响承载网的技术指标，如带宽、时延和时钟精度等。现有技术包括：分组传送网络（PTN），基于IP的无线接入网络（IPRAN），光传送网络（OTN）等，5G无线网和核心网的架构变化则引发了相应的传输网架构变化，并对网络功能提出新要求，包括网络切片、增强路由转发功能等需要新的技术系统。

1 网络架构演进

5G网络引入了大带宽和低时延的应用，需要对RAN（无线接入网）体系架构进行改进。5G RAN网络将从4G/LTE网络的BBU（基带单元）、RRU两级结构将演进到CU、DU和AAU三级结构，随着MEC的引入，NFV将部署在网络切片和核心网络中，这种新模型将使传输网络成为云和数据中心之间的网状网络，如图1。

图1 网络架构演进演进示意图

2 适应5G的传送网承载方案

5G 承载网络由前传、中传、回传三部分组成。5G承载网的不同部分，均以南北向流量为主，东西向流量占比较少。5G业务存在大带宽、低时延的需求，光传送网提供的大带宽、低时延、一跳直达的承载能力，具备天然优势，如图2。

图2 5G端到端承载网示意图

2.1 前传网络

前传网络是RRU和DU之间的网络。满足低延迟要求并支持eCPRI。由于每个RRU只属于一个DU，因此采用对等业务模型。由于DU更接近RRU，因此主要使用传光纤直连模式，使用少量有源设备。RRU与DU之间的距离在2～5km。

2.2 中传网络

中传网络是DU和CU之间的网络。中传网络为非实时服务提供合理的低延迟，并支持统计复用。当CU以集中方式部署时，需要考虑负载平衡和直连容灾要求。因此，需要在DU和CU之间支持多点到多点服务模型。在设备被调制之后，将存在中间传输网络的统计复用要求，这类似于回传网络的要求。DU和CU之间的距离大约在10～40km。

2.3 回传网络

回传网络是指CU与核心网络之间的网络。密集波分复用技术是满足不断增长的带宽需求。在5G时代，MEC需要部署到CU端，因此回传网络需要提供灵活的网络连接并支持统计复用，这使用点对多点服务模型。CU与核心网络之间的距离可以大于80km。

3 SPN技术架构

5G主要技术解决方案：L3 OTN，OTN上升级PTN/IPRAN，以及切片分组网络（SPN）。L3 OTN解决方案支持OTN灵活的光传输网络（FlexO）功能，实现灵活的带宽能力，并增加L3功能，包括统计复用，水平转发和虚拟专用网（VPN），以满足5G的高效灵活连接。需求方面，新的OTN解决方案需要新的芯片来满足低延迟和高精度时间同步要求。OTN解决方案上的PTN/IPRAN旨在通过两套设备满足新的需求。同时，为了满足高容量，低延迟和高精度的时间同步，PTN，IPRAN和OTN需要新的平台，新设备和硬件升级。支持灵活的以太网（FlexE），分段路由（SR）和软件定义网络（SDN）。

SPN结合了以太网和时分多路复用（TDM）技术的优势，可确保有效的承载，安全性和服务质量，并支持切片功能。同时，它引入了面向传输的分段路由技术（SR-TP）和SDN来实现新的动态路由功能和长距离成本优化。

3种方案都需要芯片、设备的更新，并非简单升级就能支持。通过分析，SPN解决方案基于通用的以太网进行TDM切片创新，并支持面向传输的以太网分段技术（SE-TP），以实现高效的传输，连接和监控，并增加了SR-TP。支持灵活连接和SDN统一管理和控制，可满足端到端5G传输要求。基于经济高效的以太网行业创新，SPN通过一套设备实现传输，满足各种传输要求，更易于管理和操作，并与现有的PTN传输网络兼容。它是5G传输的首选解决方案。

4 SDN统一管理

SDN统一管理和控制是5G传输的必选项，并将整合到整个业务流程管理中，实现管理南向和北向接口。

SDN可以概括为网络集中控制，设备转发/控制分离和网络开放可编程。SDN定义了服务协作层，网络控制层和设备转发层的三层体系结构，以提高网络可编程性。标准的南向和北向接口可以实现网络资源的高效调度，并提供网络创新平台，增强网络智能。

域控制器分别管理域中的设备和连接，超级控制器管理域之间的调度，然后通过协同实现不同区域的业务调度和端到端管理。

下一代网络的发展对传输网络提出了新的要求和挑战，并且需要新的传输系统。SPN是5G的新型传输网络技术系统。其转发平面基于DWDM的SE上的SR-TP，控制平面采用SDN。它在物理层，链路层和转发控制层采用创新技术，在光层采用低成本，高速模块可以满足5G和未来传输网络的需求，是一种更适合的5G传输网络技术。