5G时代传送网解决方案研究

5G时代传送网解决方案研究

吕斌

新疆移动通信集团新疆有限公司 新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：通过对5G的3大应用场景传送需求的分析、5G无线接入网和核心网网络架构变化的分析，探讨实现高效承载5G业务的传送网解决方案。

关键词：5G；传送网；解决方案

5G网络对传送网提出了大带宽、低时延、高可靠性、高精度时间同步、灵活组网、网络切片和智能协同管控的新需求，同时面临无线接入网和核心网组网架构的演变，给传送网带来了新的挑战。

一、5G时代对传送网需求的分析

1、5G新3大应用场景需求

应用场景1：增强型移动宽带（eMBB）业务主要包括GB/s移动通信、云办公、云游戏、AR以及VR等大带宽高速率的应用场景，用户体验速率达到1Gb/s,峰值速率达到20Gb/s,对承载网络提出了10倍以上的带宽需求。

应用场景2：高可靠低时延通信（uRLLC）业务主要包括工业互联网、工业自动化以及自动驾驶等高可靠和超低时延的应用场景，对传送网络提出了99.9999%的可靠性、时延0.5ms的要求。

应用场景3：大规模机器通信（mMTC）业务主要包括可穿戴、共享单车以及智慧城市等物联网应用场景，要求提供多连接的承载通道，需要满足高精度时间同步需求。

2、5G无线接入网组网演变的新需求

5G的无线接入网将重构为AAU、CU和DU三级结构。相应传送网分成3部分：前传，位于AAU至DU之间；中传，位于DU至CU之间；回传，位于CU和5G核心网之间。因此，5G传送网需要满足无线接入网前传、中传和回传3部分的传送需求。

3、5G核心网组网演变的新需求

为满足低时延通信业务的时效性要求，5G核心网应更接近终端用户，故5G核心网下沉及云化将成为一种新的主流核心网网络部署方式。5G核心网部署位置从原来省网下移至城域网,并且重构成NEWCORE和MEC两部分。NEWCORE部署在城域网核心的大型数据中心机房，MEC部署在城域网汇聚的中小型数据中心机房。两者间的云化互联需要传送网提供灵活的Mesh化组网。

二、5G光传送网解决方案

1、5G前传网络解决方案

1.1裸纤方案

裸纤（光纤直连）方案，也就是DU与每个AAU设备间直接用光纤点对点直连组网。此方案虽然具有无需引入传输设备、实现简单、时延低等优点，但会消耗大量光缆纤芯资源。只适合于光纤资源丰富的地区。

1.2无源波分方案

无源波分方案是将彩光模块安装在AAU和DU设备上，利用1芯或者2芯光纤实现多个AAU到DU之间的传输。与裸纤方案相比，无源波分可节省光纤资源。因每个AAU使用不同波长，因此波长规划复杂，同时缺少运行管理和维护机制，故障定位困难。

1.3光源集中的无源DWDM方案

该方案在AAU设备上插入无源的光模块，在DU侧设置集中光源，并向每个AAU侧的无源光模块输送直流光信号（不带调制）。无源光模块接受到来自集中光源的连续光波并调制成光信号后，返回DU节点实现信号上行。光源集中的无源DWDM方案在兼备传统无源波分方案节约纤芯资源、成本低的基础上，还能实现基于0TN的运行管理、维护机制和故障定位，但目前支持25Gb/s速率的光模块有待成熟。

1.4 P0N方案

5G无线接入网中AAU站点分布密集，DU与AAU之间呈现树型和星型组网架构，与目前固网宽带业务承载的无源光纤网络组网架构高度一致。原有P0N网络已经几乎覆盖到所有的居民楼宇和商用楼宇，因此可对原有的P0N网络设备升级，复用原有P0N网络的光纤资源，节省大量光纤建设的投资，有效利用现网资源快速完成5G前传网络建设。现网P0N网络带宽需要升级为10G,并在光线路终端设备上内置时钟模块，采用1588V2时间同步，满足前传网络100jxs的时延指标。

1.5有源波分/OTN方案

有源波分/OTN方案是分在AAU和DU机房安装小型有源波分/OTN设备，AAU和DU设备通过灰光接口与波分/OTN设备对接。多路前传的信号使用波分复用方案共用纤芯，实现纤芯节约。本方案支持多样化的组网，如点对点、链型、星型和环型组网。本方案优势：设备具备汇聚能力，能满足大量AAU的汇聚组网需求；有完善的运行管理和维护能力；能提供保护和自动倒换机制，实现电层和光层保护；在满足无线接入网回传的同时,还能同时兼容其他固网业务的承载。

2、5G中传网和回传网络解决方案

5G中传网和回传网在关键技术要求上基本一致。中国移动、中国电信和中国联通分别提出了切片分组网络、面向移动承载优化的OTN和IPRAN+分组增强型OTN方案。

2.1切片分组网络（SPN）技术方案

切片分组网络是在PTN基础上发展而来的，继承了PTN传输方案的功能特性，并进行了增强和创新，可满足5G传送需求。

切片分组网络分为切片传输层（STL）、切片通道层（SCL）和切片分组层（SPL）3个层面，还包括时间/时钟同步功能模块和管理/控制功能模块。切片传输层为切片分组网络提供接口，主要使用灵活以太网（FlexE）技术，实现了业务分离承载和网络分片，通过网络MAC层和物理媒介层的解耦，实现了业务的灵活调度。切片通道层实现切片以太网通道的组网处理，支持低时延转发、网络切片硬隔离等，切片以太网（SE）技术是实现业务隔离和网络分片的端到端组网技术，在灵活以太网技术基础上，将切片以太网从端口级别向组网级别技术扩展，支持多种不同切片方式。切片分组层则通过SR-TP和SR-BE实现分组数据的路由处理，支持灵活连接，满足L2/L3VPN和CBR业务要求。SR-TP和SR-BE是隧道扩展技术。

2.2面向移动承载优化的OTN（M-OTN）技术方案

M-OTN技术是在OTN基础上发展起来的，根据5G新传送需求进行改良，重点是加入OTN控制器和引进SDN网络结构，把原来的静态路由方式改进成集中动态路由分配方式。它支持L1层硬切片和L2/L3层软切片两种切片承载方式。M-OTN技术采用ODUflex+FlexO根据承载硬件系统的逻辑管道容量与业务容量大小的提供灵活带宽。

2.3IPRAN方案、IPRAN+分组增强型OTN方案

IPRAN分为基础承载方案和功能增强方案。基础承载方案使用HoVPN方案承载5G业务。功能增强方案引入SP、FlexE以及SDN等技术；使用EVPNL3VPN方式代替HoVPN方案，承载5G业务；使用EVPNL2VPN方式代替VPWS/VPLS方案，承载L2专线业务；使用SR协议代替LDP/RSVP作为隧道层协议；使用FlexE技术实现切片的功能；使用SDN技术实现网络的运维和管控智能化。

三、结语

总体来看，在5G前传方面，应重点聚焦推动CRAN大集中的半有源WDM技术标准制定及产业协同化工作，同时也应关注其他应用场景及适用技术方案，以满足低成本、便捷运维管控等需求；在5G中回传方面，需重点推动解决硬切片的TDM灵活管道、软切片的分组高效转发、高精度业务性能监测、网络切片智能管控和自动化运维等关键技术，同时增强超大容量和开放光层互联、海量灵活连接和网络切片承载、基于SDN/NFV的智能管控、按需动态部署和批量开通运维等产业化应用能力。

参考文献：

[1]李鑫,王迎春,李昶,等.5G传送网关键技术研究[J].电信科学,2019(A01).

[2]方昆.5G承载大连接解决方案:SegmentRouting研究[J].通讯世界,2018(1):58-59.