5G通信传输网络的建设技术方案

张馨丹 徐征

（吉林吉大通信设计院股份有限公司 吉林省长春市 130012）

在5G 网络的建设过程当中，传输网络的建设意义深远。在5G时代背景下，万物互联时代到来，各行业在实现快速上网与智能创造的同时，也必然对传输网络的网络构架、业务数据、安全性等提出了更加多元化的要求，针对这些新的要求，充分针对当地传输网建设实际状况，了解其中所涉及的核心技术，遵循5G通信传输网络建设的相关原则，制定5G通信传输网络建设的相关方案，对于5G 技术的有效铺开，都有着深远的意义。

1 当地传输网络整体建设情况综述

1.1 设备的升级状况

从本地现有网络基础设施上来看，网络架构当中，排除专网设备外，在网运行的设备共计3979 台，通过对现有网络资源的调查和分析，发现有接入需求的设备中约36%的设备具备从GE 级升级为10GE 级的能力，总数量为1507 台。现有网络架构中，汇聚层布置了198 套设备，这个部分的设备只有约34%的设备支持10GE，数量为68 套，还需要持续升级，而网络核心层部分，设备均支持10GE。

1.2 宽带状况

从网络架构上来说，分接入层、汇聚层和核心层，网络架构为环网，其宽带状况如下：接入层方面，由于当前网络下包含GE 和10GE 设备，环网组网方面分别为580 个和56 个，还有部分环流量超限运行，数量达到27 个。汇聚层方面，设置10GE 汇聚环，共计44 个，其中PTN 汇聚环与OTN 骨干的连接已经完成30 个，流量超限并不存在。但是部分上联至骨干网GE 链路的汇聚环有超限，数量为5。核心层方面则无超限流量环。

2 5G通信传输网络相关技术分析

从当地运营商与设备厂商之间的协议来讲，协议中厂商建议网络中的RAN 接口至少满足低频10GE，高频25GE 的要求。按照这一要求，对于基站而言，理论需求宽带，单站至少1.5G，RAN 与传输网接口对接。基于协议的相关内容，设备制造厂商建议设置无线接口低频10GE 带宽，高频25GE 带宽。传输理论单站带宽为1.5G，无线站点需要与传输接口对接。在传输网络中，PTN 具有重要地位，它和OTN 配合构建传输网，PWE3 技术在PTN 中是核心技术，主要用于感知特定业务信道，保证特定业务使用一条信道，促使不同业务分属不同信道。MPLS 作为一种路由转发协议，提高了转发的速度。基于上述要求，要求PTN 设备应当从GE 级升级为10GE 级，汇聚100GE，另外，利用IP 技术、MPLS 技术、网络切片技术等，来实现网络的分层，分别赋予L0/L1/L2/L3 不同的意义，比如L0为物理层，以波分复用技术为基础，L1 为链路层，基于网络切片来实现业务调控。L2/L3 作为主要接口，基于MPLS_TP+SR 来实现组网，这里MPLS_TP+SR 由SDN 控制。为了实现网络资源的高效分派，还应当具备MEC 能力，即边缘计算能力，为RAN 提供一个智能中枢。

FlexE 捆绑，是灵活的、可变动的以太网，在5G 中将FlexE作为网络中的一个超级变速此轮，实现MAC 和PHY 的解耦，通过SDN 来实现对上层、下层数据流速率的控制绑定，如此可以在现有网络结构下实现宽带的平滑升级，按照宽带的需求进行灵活的配置，即10 路10GE 的PHY 就可以升级到100GE。同时由于存在多条信道，它们可以被捆绑起来用于一个大数据使用，也可以给一个小数据流使用。FlexE 灵活组网特性，可以使原本环状网络，转变为树状网络，在业务调度上，直达节点，即在FlexE 的通道话功能下，可以在现有线路上，直接建立端到端的通道，这种功能类似于网络切片，目前FlexE 已经使公认的5G 承载网关键技术之一。

在PTN 中MLSP 作为传统的路由转发协议，在5G 中会出现L3 存在N 平方问题，为了解决这个问题，SR 技术成为关键，SR技术即源路由路段技术，5G 网络要求更高、更大、更快，SR 技术通过转发于控制分离技术实现对网络架构的重构，使网络逻辑更聚合，功能平面更加清晰。SR 的转发面既可以基于MPLS，也可以基于IPV6，前者是一种更为平滑的演进策略，后者则提供了更多新应用可能，SR 去除了LDP、RSVP-TE 协议，但扩展了IGP，支持Ti-LFA 的无环备用计算，可对全拓扑链路节点进行保护。

5G 网络本质是一个超密集组网的智能云化协同网络，超密集组网将5G 部署在云上，为了达到网络资源的高效分配，SDN 成为5G 网络的大脑，MEC 同样。SDN 是承载网络的核心，光承载网络和无线接入网之间要实现高效的协同，SDN 将发挥重要作用。

最后，为了保障网络数据的安全，构建安全防护体系，引入802.1X/MACsec 认证，突出传送流量监管和分析，利用 flexE 类似网络切片的功能实现对业务的硬性隔离，保障控制面板安全和通道独立。

3 5G通信传输网络的规划建设原则

3.1 针对PTN扩容、升级与SPN新建的概念综述

PTN 扩容：按照现有5G 建设情况来看，一般采取SDN+PTN的方式来实现5G，这要求PTN 必须要进行扩容，在SDN+PTN 下是要实现端到端的分层交换网络，由于MEC 下沉至汇聚节点，L3VPN 同样下沉至边缘，如此在一个省的5G 网络当中，传输网将面临各个汇聚点或上万综合业务点的挑战，宽带需求大，如此要满足eMBB 业务需求，针对现有PTN 进行扩容升级，方法简单，直接在PTN 设备插槽上插入板卡或者增加PTN 设备，在本方案下，不需要进行SPN 等设备组网功能，依旧按照L2+静态L3VPN 来承载。

PTN 升级：现有网络架构为环网，假设每个环接入6 个站，其中一个站达到峰值，考虑宽带收敛，接入层至少保证40GE、汇聚层至少保证400GE，核心层至少7T。如此在前期依托现有PTN 网络，进行系统升级，使其实现SPN 功能，但是升级过程中不能导致网络中断，通过分期实施的方法，逐步引入SPN 相关技术，如FlexEIPV6SR 等，逐步达到5G 通信传输网的相关业务部署功能。

SPN 新建：在建设后期，通过SPN 新建来实现5G 的广泛承载需求，在PTN 系统升级后，考虑后续发展需要，即可直接一次性引入SPN 相关技术，一次完成SPN。

3.2 网络建设原则

3.2.1 回传

接入环：先选定符合测试的基站，并由此进行测试，若10GEPTN 环境中均值利用率超过30%或者是GE 环时，考虑在现有网络基础上进行扩容升级，即对PTN 进行扩容，若为其他情况，则按70%标准，对现有PTN 系统进行扩容升级。

汇聚与核心：根据上述分析，早期为了达到试商用要求，系统容量要求并不是特别高，可直接在原有系统基础上，升级为40-100GE，然后当业务达到极限，满足扩容标准限制后，进一步扩容，搭建100GE/Nx100GE 系统。

3.2.2 基础资源层

基础资源层面中的机房非常关键，机房资源紧缺是目前比较关键的问题，所以在规划中，必须要考虑好机房资源，提前准备好，并对机房进行科学管控，逐步释放资源，统筹业务接入，确保末端接入科学规范。

3.2.3 系统组织

建设团队应当先以现有PTN 系统为基础，进行扩容作业，若不能满足要求在进行新建，通过此种方式来控制成本，汇聚与核心使用100GE/Nx100GE，可通过引入FlexE 来捆绑实现，理论上还是为环形组网，PTN 依然使用L2+静态L3VPN 的方式进行5G通信传输网络构建。

3.2.4 5G 前站

尽可能有效利用光纤资源，尽量避免出现跳线，要求光纤直连，若存在少数距离长，光纤不足的情况，应当使用有源设备、无源波分设备等来进行补充。

3.2.5 宽带的规划和配置

按8:2:1 配比规划宽带，配置接入、汇聚、核心层，有效宽带应当以80%进行预估，早期以到户20M 为基准，后期在逐步扩容。业务的CIR 数值需要按照需求的不同进行适当调整。

3.2.6 和其他网络的对接

采用双节点对接模式。

4 5G通信传输网络的建设方案

4.1 5G通信传输网络在商业试用阶段的建设方案

按照对现有网络资源的调查结果，分析出当地网络结构，网络中网元设备情况，包括型号、槽位资源。基于分析结果编写升级方案以及设备清单。若PTN 设备不具备升级为10GE 要求的，或者是具备10GE 要求但无槽位时，应重新设置PTN 设备，若环路的使用率整体超限了则需要进行整体升级，特别汇聚层方面早期先按照流量确定需要升级到100GE 的环路。

基于上文分析，5G通信传输网络的建设方案可以划分为两种。

（1）低方案，主要针对非峰值测试场景，在该方案当中，提供有最多2 个10G 端口，用于进行无线设备的对接，CIR 设置值为20M，在不考虑宽带的情况下，基本满足站点开通要求，此时只需要等待环路达到70%的限制要求时再升级。接入环，早期升级时，提供38 套新设备支持10GE 端口对接RAN，25 套新板卡，扩容至10GE，汇聚环、核心层，现网不存在超流量，可不进行扩容无流量越限链路，不需要扩容。

（2）高方案，按峰值测试场景进行布置，以最多2 个端口进行RAN 对接，CIR 为20M，满足3G 下流量要求，接入部分以第一批基站作为峰值测试场，衡量基站平均宽带，如此GE 必须全部升级为10GE，10GE 环峰值均值不超过30%，不需要进行额外升级；在汇聚环和骨干汇聚，按照每一个基站20MCIR，均值宽带为3G 的标准，接入、汇集、核心层基于比例8:2:1 进行带宽划分，参考流量使用情况与汇聚环CIR，判定其是否升级为100GE，在笔者所处辖区范围内，包含有9 处汇聚环建设工作，其中有7 处汇聚环正在施工作业中，该地区一共八套汇聚环将升级为100G 规格，7 套汇聚环扩容至10GE；核心部分，按62 个基站规划，至少要求24G，现有带宽符合要求，不需要进行扩容。

在商业试用阶段，5G通信传输网络的整体构架基本不发生大的变化，所以目前不需要进行新机房的增加，只需要在原有机房基础上进行替换或扩容即可。另外，由于基站多数为宏站，前传光纤资源的需求不高，当前资源即可满足对应要求。

4.2 规模部署过程中5G通信传输网络建设方案分析

因为当前5G 主要面对专业用户，设备的成熟度也不够高，在规模部署中应当慎之又慎，采取分步实施方法，严格控制，在保证成本优势的情况下，最大程度发挥5G通信传输网络的功能，形成建设指导意见，并严格执行，提前规划好机房资源、光纤资源，用以满足后续升级需要。

在4G 通信传输网络模式中，采取统一配置的方式，接入环为GE/10GE，汇聚环为10GE/100GE,但是在5G通信传输网络当中，由于不同种类配置不同带宽的传输网络，在DRAN 场景当中，其接入环配置为50GE。在国内部分业务发展较为迟缓的地区，10GE也可以维持使用，在CRAN 场景当中，接入环使用100GE，汇聚环使用200GE。

针对新建的SPN，笔者建议采用具有良好规范性的接入环和闭环。在升级扩容方案当中，需要充分衡量当前设备的槽位使用情况和带宽使用情况。扩容与升级方案适合在5G 点数量较少，不连续覆盖的场景中，若接入环升级或者扩容，条件不能符合闭环，则需要上联至骨干汇聚点来预防上联至不同汇聚环的问题。使用率不高的PTN10GE 环路可以使用5G 站点进行接入。

在2020-2021年，早期基于eMBB 为核心业务，在线路测采用FlexE 作为接口板，硬件ready，后期将软件升级为SPN。

针对前传方案，存在有无源波分、有源波分、SPN、以及光纤直驱等形式。其中在光纤直驱，存在有单纤双向模块，可能降低50%以上的资源使用，适合在传输距离为10km 以上的场景中进行使用；无源波分，适合在传输场景为10-20km 的场景中进行使用；有缘波分和SPN 等适合在20km 以上的场景中进行使用。值得注意的是，前传方案并不是简单的基于距离进行划分，而是需要基于光纤资源的整体情况进行处理，按照资源的利用率，应主推光纤直驱。

5 结束语

整体来讲，当前正处于5G通信传输网络发展的早期，常见需求仅限于大带宽、不包含超低延时等新类型服务，因此5G通信传输网络的建设工作仍需要按部就班，量力而行，网络结构不需要进行大规模调整，只需要对其中一部分进行升级扩容即可。