5G 承载网由PTN 向SPN 演进的关键问题研究

［曾军］

1 引言

中国移动自2009 年开始建设PTN 传送网至今已有12 年，PTN 网络在解决2G/3G/4G 基站承载方面起到了关键性的作用，设备性能愈发成熟稳定，网络规模激增。但面向5G 承载，PTN 设备性能缺陷明显，仅适宜于5G 初期eMBB 的承载需求，必须向SPN 网络演进。现阶段SPN 已具备一定的规模，各地市存在SPN 与PTN 网络共存，多网多平台架构使得城域传送网结构复杂，运营维护压力巨大，本文聚焦于研究PTN 与SPN 融合的关键步骤进程，在SPN 与PTN 网络共存的周期内，在充分挖潜和保护PTN投资的同时，实现业务承载平滑过渡到SPN 网络。

2 PTN 网络现状及问题分析

本文以河北移动某地市城域传送网为案例进行分析。

（1）核心层

根据核心层承载业务的不同，传输系统包括3 类设备3 个平台分别解决2G/3G、集客、4G/5G 的业务回传落地。其中解决2G/3G 回传的传输核心设备为早期10G 系统，投产年限长，设备业务槽位以低速低密度板卡为主，且设备已停产，不具备平滑升级至SPN 能力。

核心层设备组网以网状结构为主，为方便业务调度，配置大量专属的2G3G集客业务落地设备，导致核心机房设备冗余严重，链路利用率较低。根据网管流量工具报表统计分析核心层链路平均利用率不超过20%，具体链路利用率统计如图1 所示。

图1 核心层链路带宽利用率

（2）汇聚层

城域传送网汇聚层按照垂直分层水平分区的建设思路，构建了双平面架构，分别承载2G/3G、4G/5G/集客业务。由于市县汇聚层SPN 网络在2020 年刚新建，受限于市县波分系统容量不足，未能实现SPN 网络骨干汇聚层与核心层的直接连通。县局SPN 设备通过与同局址的PTN 网络互通，实现市县业务的回传，存在严重的带宽瓶颈，需加快扩容市县100G 波分系统，完善SPN 网络市县汇聚层与核心层的链路建设。

市县骨干汇聚层以原有PTN 网络为主要承载平台，但原有设备性能受限，不支持100G 端口扩容，无法平滑升级至SPN网络。目前各县采用口字形结构与核心层互通，以2*10GE 链路为主，链路忙时平均带宽利用率在30%以内，但个别链路峰值忙时峰值可达到60%，具体链路利用率统计如图2 所示。

图2 骨干汇聚层链路利用率

（3）接入层

在2G/3G/4G 时代，由于秉承传统移动网络建设思路，采用DRAN 模式为主，在后4G 时代开始以CRAN 模式为主。截至目前4G BBU 采用DRAN 模式占比66.02%，CRAN 集中在市区城区和县城城区，其BBU 小集中（BBU集中数小于10 台）占比27.63%，BBU 大集中（BBU 集中数大于10 台）占比6.34%。BBU 集中所对应接入设备槽位利用率及端口利用率较高，PTN960 槽位利用率高达92.23%，各类接入设备能力统计详见表1 所示。如5G 同站址部署，将存在较大的槽位和10GE 端口空缺，因此存在5G 站点新增SPN 设备叠加的需求，将进一步加剧接入层设备组网的复杂性。

表1 接入层设备能力现状

县域以下区域以DRAN 模式为主的站点布局，导致接入层传输设备规模庞大，传输接入设备组网复杂，超大环、超长链现象突出，接入层成环率仅53.20%，有较大提升空间。现有网络结构也无法满足5G 高带宽，低延时等承载需求，因此在SPN 接入设备部署时需同步优化接入层组网结构，避免网络结构不合理现象进一步恶化，导致后期优化压力增加。

3 5G 承载需求测算

随着5G 手机终端价格的平民化，千元机的陆续推出，5G 用户规模将呈现爆发式的增长，在uRLLCmMTC 行业应用盈利模式未取得突破性进展前，eMBB 依然会是5G网络部署的主要驱动因素，现有PTN 过渡式承载5G 的模式不利于网络的演进，因此SPN 网络部署也会随之加快建设步伐。在手机终端用户使用习惯不发生较大的情况下，近期可采用基于一元线性回归算法，计算各区县流量增幅情况，以便针对不同情况制定差异化的区县PTN 与SPN融合进程。

根据PTN 网管流量工具，分析近12 个月的流量增长情况，各区县测算结论如图3 所示。

图3 各区县基站流量增长预测

4 SPN 演进关键步骤

中国移动将SPN 定位综合承载平台，采用基于SDN的网络架构，通过NPV 的切片技术满足不同业务的承载需求。因此在进行SPN 与PTN 网络融合时，应结合SPN网络的业务承载目标定位进行。

（1）关键步骤一：优化核心层网络架构

核心层架构的优化对整个网络影响最大，优先考虑对现有业务的影响。在网络融合割接前需做好充分准备：全面梳理现网业务，分析清楚流量走向，业务影响清单，影响时间等；操作前需协调各相关专业及时做好业务确认，确保网络安全稳定、用户无感知演进。

根据现有PTN 设备性能，在不影响4G 业务承载的情况下，对具备平滑升级能力的100G PTN 设备进行软件升级至SPN 设备。按照4+N 的核心架构，打通SPN 核心设备与4G/5G 核心网、数据核心设备、IMS 核心交换机等业务的互联链路，确保SPN 综合承载业务能力。2G/3G承载业务路径不做调整，随着2G/3G 移动网络自然退网逐步对老旧PTN 设备进行退服，简化核心层网络架构。

（2）关键步骤二：骨干汇聚层网络融合

市县骨干汇聚层融合，需要统筹规划，提前做好市县100G 波分系统的扩容。根据各区县流量测算结果，对扩容带宽紧张的区县优先实施，采用口字形组网结构，解决市县SPN 骨干汇聚设备与核心设备直联链路扩建。原有10G PTN 平面暂时不做调整，避免短期内业务调整量大，影响现有业务承载。同时严格控制10G PTN 网络的扩容，新增业务应全部由SPN 网络承载。通过软切换的方式，逐步完成10G PTN 平面的业务割接。

（3）关键步骤三：接入层平滑割接过渡

接入层设备存留规模巨大，可挖潜利用空间高。接入环上联设备节点应逐步割接至SPN 汇聚节点。对现有SPN 与PTN 共址叠加的5G 站点，应于对原有4G/专线业务逐步完成割接。城区新增4G/5G/集客业务站点应采用SPN 设备承载，尽量减少SPN 与PTN 混合组网情况，实现SPN 设备连片区覆盖。乡镇区域，可按照SPN目标组网结构，提前对PTN 接入环网结构进行优化，解决网络安全隐患，也为后期平滑演进至SPN 打下基础，避免网络二次结构优化调整。

5 结束语

面向5G 承载PTN 向SPN 网络演进是大势所趋，PTN与SPN长期共存也是业内共识，在整个融合的过程中，保障传送网安全稳定的平滑过渡是关键。面对巨量的PTN网络存量规模，融合过程应不急不躁，自上而下实现客户无感知的过渡中，提升传输网承载能力确保未来垂直行业不同类型业务高性能高标准的承载需求。