新疆电信5G 承载网技术发展建设策略

李 莉

（新疆通信规划设计院有限责任公司，乌鲁木齐 830002）

1 新疆电信移动承载网现状

新疆电信本地传输网由核心机房、县局（团场）机房、接入层（模块局、乡镇）机房、偏远农话网点机房组成。本地传输网核心汇聚层已基本形成环形结构，接入层以环形和树形为主。

（1）为满足IP 业务的有效承载，各本地网已基本建设城域核心汇聚层80*100G OTN 系统，加强了无线、数据、传输、接入四个专业的协同传送，并与IP 城域网、IP RAN 网络、PON 网络充分衔接，确定了中长期的OTN 目标网络。

（2）SDH 网络：现有各地州市分公司中继层2.5G/10G 环数量一般为4-5个，每个环路等效155M 通道利用率基本都在60%以上，部分环路达到100%，时隙利用率较高。随着IP RAN 部署，3G、LTE 网的数据业务已基本采用IP RAN 网络承载，近两年新建基站，移动语音业务也通过IP RAN 网络承载。

（3）IP RAN 技术侧重于三层路由功能，是由路由器和交换机构成的基于IP 报文的三层转发体系。鉴于路由器具有很好的开放性，业务调度非常灵活，目前中国电信采用IP RAN 作为移动承载网的主要技术。利旧原有的城域骨干网，建设综合接入网，用于接入或承载自营业务。中国电信经过2017年-2018年的持续建设，IP RAN 网络已完成核心层、汇聚层及接入层的三级网络架构搭建；建设了RAN CE、B 设备，基站BBU 接入采用A2、A1设备。

2 新疆电信5G 移动承载网需求分析

5G 有三大应用场景：增强型移动宽带、超可靠低时延和海量机器类通信。也就是说5G 可以给用户带来更高的带宽速率、更低更可靠的时延和更大容量的网络连接。主要业务有：无线数据下载、视频监控、云存储、实时视频会话播放分享、移动在线游戏、高清图片上传、无人驾驶、物联网应用等。

网络云化是移动网未来演进的主要趋势，移动网将最终形成控制云、转发云和接入云的“三朵云”结构。LTE 与5G 的差距主要在时延、吞吐量、连接数、移动性、网络架构等五个方面，详细比对如表1所示：

表1 LTE与5G性能对比表

4G 时代，核心网元位置一般处于骨干层，UE（用户设备）到核心网的时延将难以满足5G 要求，因此核心网下移以及云化成为5G 发展的趋势。3GPP 已经将核心网下移纳入讨论范围并推动MEC（移动边缘计算）的标准化。按NGMN 的带宽规划原则，取MAX（单小区峰值，均值*N）。在3.4G-3.5G 频谱，带宽100MHz，无线基站采用3cells，64T64R 的配置原则，则5G 网络的频谱效率达到峰值，50bit/Hz，均值10bit/Hz。通过计算可以得出单站峰值带宽为5Gb/s，单站均值带宽为3Gb/s。因此，5G 承载网最大的挑战在低时延和高带宽这两个方面。

3 承载网技术介绍

（1）FLexE 技术（灵活以太网技术）。灵活以太网技术通过对以太网轻量级增强，在以太网L2（MAC）/L1（PHY）之间的中间层增加FlexE Shim 层，Flex Shim 层基于时分复用分发机制，将多个Client 接口的数据按照时隙方式调度并分发至多个不同的子通道。以100GE 管道为例，通过FlexE Shim 可以划分为20个5G 速率的子通道，每个Client 侧接口可指定使用某一个或多个子通道，实现业务隔离。FlexE 能够实现大端口的捆绑功能，有效地解决之前网络带宽升级面临的问题。比如接入层50GE 带宽能够满足5G 初期的业务发展需求，随着5G 的深入发展，接入层需升级至100GE，通过FlexE 绑定功能，只需再扩容一个50GE端口，就能将接入层升级至100GE，不用进行大量的业务调整和割接工作，也能保护前期的投资。

（2）增强路由转发技术（SR）。增强路由转发技术是一种完全兼容现有MPLS 转发面的源路由技术。转发节点不感知业务状态，只维护拓扑信息，可以使网络获得更佳的可扩展性。通过在源节点设置有序的指令集，实现显示的路径转发。优点如下：简化协议，无需LDP/RSVP-TE 等信令协议，降低L3下沉到边缘的实现和维护成本；控制点少，便于部署SDN 控制解决跨IGP 路由域的问题；可扩展性好，中间节点无需维护连接的状态，可支持数十万节点的网络；转发面兼容现有MPLS；具有很强的局部保护能力。

（3）分组增强性OTN。随着老旧的SDH 设备逐渐退网，小颗粒的TDM 类专线业务的承载方式需要重新考虑。在OTN 上集成VC 交叉和分组功能，采用OTN 网络承载TDM 类业务和分组业务。可以采用原有电交叉子架，增加独立VC 交叉单板，分组处理板和通用业务线卡，或者采用统一交叉矩阵和混合VC 功能、分组功能的专用业务线卡。

（4）光网络重构技术（ROADM）。光网络重构技术是在光层波长级调度，光路径重构，实现多点故障/断纤的业务自动恢复。技术特点为保持一定的冗余度是WSON 实现各种保护的前提，避免波长冲突，同时尽量使网络更趋于MESH 网方向，波长利用率与网络内部ROADM 节点数量以及ROADM 节点的连接数量相关，需要借助算法合理分配。电路自动调度能力是SDN 的基础，最终实现IP+光的立体网络协同。ROADM 技术部署位置主要在一干、二干、大型城域网核心汇聚层。

4 5G 承载网技术发展建设策略

5G 基站重构后，原BBU 的非实时部分将分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。BBU 的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。BBU 的部分物理层处理功能与原RRU 及无源天线合并为AAU。承载网络分为DU-AAU 间前传和CU-DU 间的中传，CU 至核心网为回传。

由于5G 基站数量将是4G 基站数量的2倍左右，DU 和AAU之间需要大量传输通道。目前业内推荐三个方案。方案一，光纤直驱方式；方案二，彩光无源方式；方案三，有源OTN 承载。先将三个方案对比如表2所示：

表2 前传方案对比表

有源波分成本较大，远端供电受限；无源波分维护困难等系列问题尚未得到有效解决，预计5G 建网初期更可能还是利用光纤直连作为前传方案。在近期的《中国电信科技委会议纪要》中指出，建议充分利用现有IP RAN 网络基础满足5G 中传和回传网络灵活路由等承载需求，同时加强对25GE、50GE、100GE 和FLexE 等新技术的研究。目前LTE BBU 回传已承载在IP RAN A2设备上，大部分为10GE 环路或链路结构，分支点有部分GE容量的A1设备。

对于5G 承载网的建设思路，主要集中在两个方案：方案一新建5G 承载网与3G/4G 承载网独立；方案二现网演进方案3G/4G/5G 共承载。

方案一新建5G 承载网，5G 初期/发展期流量低，承载网按照目标网建设，利用率低，4G 和5G 两张承载网分别投资，投资利用率低；新建承载网需要大量的机房机柜、配套电源、光缆等，部分短期内难以解决，影响工程进展；同时新建一张网运维成本也会相应增加。方案二现网演进方案，按照3G/4G/5G 流量按需扩容，4G 流量达到峰值后，回落容量用于承载5G 业务，投资利用率高；且配套需求少，工程实施最快；维护人员不需增加，节能减排；4G/5G 共承载还能有效减低基站间互通时延，业务体验更优。推荐立足现网平滑演进，逐步打造5G 承载网。

借鉴4G 网承载网建网经验，5G 承载网要提前规划，现阶段IPRAN 网络的新建和扩容就要充分考虑5G 业务优先。考虑到5G处在建设初期，对带宽需求量暂时不大，可仍然采用10G 组网；后期根据带宽需求的不断增长，逐步扩容A2环容量至50GE，大城市个别热点区域可以升级为100GE；现阶段不建议再新建GE容量的A1设备。除了容量上要充分考虑5G 业务，网络安全也要逐步提高。目前全疆基站A 设备成环率还是不够高，受新疆地域辽阔影响，乡镇偏远地区往往以单链形式组网，难以成环。建议通过充分利用共建共享资源，新建光缆的双物理路由，或者采用异运营商光缆纤芯置换等方式，尽快提高A 设备成环率。

5 结束语

考虑到对于5G 回传，初期业务量不太大，可以采用比较成熟的IPRAN，后续根据业务发展情况，在业务量大而集中的区域可以采用OTN 方案，PON 技术在部分场景可作为补充。初期基于已商用设备满足5G 部署需求，逐步引入SR、FlexE 接口、MS-OTN 等新功能，回传接入层按需引入更高速率（如25G/50G）接口；中远期适应5G 规模部署需求，建成高速率、超低时延、支持网络切片、基于SDN 智能管控的回传网络。