IPRAN与PeOTN混合组网用于5G承载探讨

王海军 中国联通网络技术研究院教授级高级工程师

庞 冉 中国联通网络技术研究院高级工程师

师 严 中国联通网络技术研究院高级工程师

1 引言

随着5G技术研究的不断推进，当前主流运营商陆续提出了多种5G承载方案，其中前传承载方案包括光纤直驱、G.metro、有源OTN/WDM等方案，回传承载方案包括IPRAN演进方案、IPRAN+PeOTN方案、SPN方案、MOTN方案等。

目前，ITU-T、3GPP、IEEE等多个国际标准化组织也在加速与5G承载相关的标准化工作。在最近的ITU-T会议上发布了“5G承载网”技术报告，给出了5G承载网的参考模型以及部署场景，分析了承载网在支撑5G网络方面的需求，并提供了5G实体单元与承载网之间各实体单元与承载网之间接口的细节，描述了承载网对“5G网络切片”的支撑（包括控制/数据平面、控制/管理接口），为ITU-TSG15面向5G技术的标准化项目指明了方向。同时，ITU-T SG 15启动了两个M-OTN（Mobile-optimizedOTN）相关的标准项目，其中G.sup.5gotn项目描述了现有OTN技术在5G承载中的应用方式，G.ctn5g项目将规范支持5G承载的需求和通用传送特征。

基于IPRAN与PeOTN混合组网用于5G回传承载的方案，具有技术成熟、综合承载等优点。

2 网络架构

5G基站高密度、大容量、灵活部署的特点，要求承载网应具备灵活、高效、低成本、智能的品质。基于IPRAN与PeOTN混合组网的5G承载方案应具备下述特征：

（1）架构清晰，通过架构的优化降低网络建设成本，提高网络灵活性，适应业务发展。

（2）网络稳定，适当集约，推动以综合业务接入点为目标的C-RAN部署，快速满足基站接入的需要。

（3）网络智能，能够快速进行业务的优化调整，满足大量业务发展、调整；快速响应业务路由变化和调度；具备全网智能编排调度的能力。

（4）综合多业务接入承载，不但能够满足5G业务承载需要，还要满足专线等多业务综合承载的需要。

基于IPRAN网络演进的5G承载方案保持现网基础架构不变，网络保持原有核心、汇聚、接入三级基础架构（见图1）。

网络各层面节点功能定位如下：

●核心设备主要作为业务转发，应设置在便于汇聚网络组织和资源丰富的核心机房。

●业务汇聚设备用于与各业务网网元连接，设置在需要业务汇聚的核心机房。

图1 网络基础架构

●汇聚设备主要用于末端接入设备的业务收敛，设置在汇聚机房或兼做汇聚的核心机房。

●接入设备主要用于无线基站业务接入及乡镇、农村场景下少量末端接入设备的业务收敛，按照网络层级可分为一级接入和末端接入，一级接入设备主要用于基站业务接入和周边少量末端接入设备的业务收敛，设置在综合业务接入机房；末端接入设备一般仅作基站业务接入，设置在末端节点。

3 承载方案

本承载方案通过PeOTN（MPLS-TP）作为移动回传的接入段，需要L3转发的业务在核心汇聚层的IP RAN实现。

3.1 L3需求分析

5G网络核心网云化后，核心网元功能下沉至不同的通信云机房，通信云间存在着东西向流量调度的需求；同时由于边缘云节点与承载网的分区不完全对应，导致入云流量需要在不同的汇聚点间调度。此外，跨汇聚环的Xn流量需求也需要在核心汇聚层通过L3完成转发。

因此对于5G承载网络的核心汇聚层，存在强L3的转发需求，可以采用当前IPRAN网络核心汇聚层演进方案。

虽然5G业务本身存在Xn业务就近转发的需求，但从实际组网结构上来看，以实现无线全覆盖为目的的无线基站实际部署位置并不完全规整，回传网络接入段的拓扑结构受限于地理与光纤资源，也无法做到同一片区的基站同属于一个接入环。因此，任何一个接入环上节点间的横向关系都小于总的横向关系，同时相当大的横向流量关系是需要经过核心汇聚层的。

因此对于5G承载网络的接入环，不存在强L3的转发需求。

3.2 业务组织方案

（1）业务组织（见图2）

●基站业务在核心汇聚层组织方案：5G基站业务与当前3G/4G基站业务承载方案类似，均采用L3VPN承载，可满足南北向S1业务与东西向Xn业务的灵活调度需求。同时，随着SR/EVPN/FlexE技术的逐渐成熟，可按需引入新技术提高网络承载效率。

●基站业务在接入段组织方案：5G基站业务以以太网虚拟专线（EVPL）的方式接入，汇聚节点和接入节点的PeOTN间使用静态PW+隧道方式建立EVPL业务。若基站间存在东西向流量绕行，可在IPRAN汇聚设备间转发。

图2 业务组织

●接入段和核心汇聚层的对接方案PeOTN与IPRAN采用口字型连接，分别配置基站到两个汇聚点PeOTN的主备PW并针对每个PW配置LSP1+1。PeOTN与IPRAN采用V字型连接时，不配置PW的保护，仅配置LSP1+1。

●核心汇聚层IPRAN网络配置L3VPN，在IPRAN汇聚设备通过L2转L3方式，将接入侧UNI接口业务桥接进入L3VPN。

●基站业务IP和管理IP需配置相应的业务VLAN和管理VLAN，基站IP地址与IPRAN下行逻辑子接口（VLAN）一一对应。

上行业务：接入层PeOTN客户侧根据port+VLAN将基站业务VLAN和管理VLAN封装到同一个PW，通过隧道至汇聚点PeOTN设备后再到IPRAN；同一基站的业务VLAN和管理VLAN要求连续。

下行业务：汇聚PeOTN识别IPRAN下行逻辑子接口（基站业务VLAN和管理VLAN），将业务封装到同一PW至接入层PeOTN，接入层PeOTNPW对应到客户侧的port+VLAN业务。

●接入侧基站与IPRAN汇聚设备侧三层网关按照N：1模型配置。IPRAN侧可选配置Dot1qVLAN子接口或superVLAN方式终结接入侧N个VLAN对应的子接口地址。

●PeOTN、IPRAN共同维护基站的IP地址与基站VLAN对应表，对接处通过VLAN进行基站业务的识别。建议基站的IP地址由传输专业统一维护和分配，建立专业间的协调。

（2）VLAN规划分配

VLAN用于二层网络中区分基站业务流和基站网管数据。VLAN由各地市分配，每个IPRAN汇聚环下的基站的VLAN编号应不得出现重复，不同IPRAN汇聚环下的VLAN编号分配时需无线专业和传输专业配合进行。建议由传输专业统一分配。

3.3 业务保护机制

PeOTN网内保护可采用LSP 1:1或PW冗余，PeOTN与IPRAN互联对接保护可根据互联方式不同采用基于ARP双发、VRRP、LAG&MC-LAG等方式，具体如表1所示。

表1 IPRAN+PeOTN方案业务保护方式

（1）基于ARP双发的保护（见图3）

汇聚层IPRAN设备下行配置FRR保护，接入层PeOTN配置ARP双发功能，与IPRAN配合进行对接链路和IPRAN节点故障的保护。PeOTN网内配置PW冗余和针对每个PW的LSP1:1保护。

图3 基于ARP双发的保护

（2）VRRP保护（见图4）

在汇聚IPRAN设备上配置VRRP保护，对接

保护由IPRAN实现，PeOTN网内配置PW冗余和针对每个PW的LSP1：1保护。

（3）LAG保护（见图5）

每端PeOTN设备两个客户侧端口配置LAG保护上联至两端IPRAN设备，两端IPRAN设备对接PeOTN的UNI端口配置MC-LAG。PeOTN网内保护采用LSP1:1保护。

图4 基于VRRP的保护

图5 基于ARP双发的保护

4 网络开放与智能化

5G承载面临着业务、架构等方面的新需求和挑战，应充分利用5G网络的建设周期，加快网络转型促进网络开放，实现网络建设和运营互联网化和智能化。

面向5G的承载网络具有海量连接、大流量、灵活调度等特点，对于管理和运维均提出了新的挑战，因此5G承载传送网将全面引入SDN技术，实现跨IPRAN与PeOTN端到端智能管控与业务灵活调度。

同时，运营商应从接入层设备着手研发开放的PeOTN，简化设备功能，降低网络部署成本；标准化南向接口，定制化设备功能，满足个性化业务需求。

5 结束语

基于IPRAN与PeOTN混合组网的5G承载方案基于现有技术，具有技术成熟、综合承载等优点，L3功能支持在现有IP/MPLS技术基础上逐步演进，并随着技术发展，基于网络/业务需求逐步实现网络功能增强，为5G业务提供灵活、高效、可靠、智能的承载网络。