5G时代传送网的建设发展探讨

章钦源

【摘要】    隨着我国经济的高速增长，人们日益增长的对物质与美好生活的需求正在助推着技术的发展，飞速发展的现代化通信技术同时也给人们带来了极大的便利。我国领先于世界的5G通信技术，为万物互联的时代的构建提供了巨大的重要驱动能力，但与此同时，也对现有的传送网架构提出了更大的挑战。本文将基于传送网的发展现状及发展趋势，针对5G时代背景下传送网架构的建设发展提出探讨性意见。

【关键词】    5G    传送网    建设发展

传送网作为各种信息交流的公共传输平台，为各种通信业务快速发展提供了强大的网络承载能力，满足业务网络多种多样的承载需求。5G网络相比以往的2G/3G/4G具有灵活性高、时延低、带宽大的需求特点，传送网想要全面适应5G网络的发展，需要结合传送网建设的现状进行分析，突破传输与数据网络设备之间的界限，从而实现传输的IP化、网络扁平化与服务化。

一、传送网发展现状

传送网发展至今，起步于“电”时代，成熟于“光”时代，从起初PDH、SDH的TDM时分复用技术，到后来WDM波分复用以其技术优势大行其道。现如今我国的建设主流有以PTN为代表的分组传送网及以OTN为代表的光传送网，这两种传送设备承担了目前使用最广泛的4G LTE业务，剩余的2G、3G业务则由SDH和DWDM来承载。随着2020年5G的初步部署，传送网针对先有4G传送网的带宽进行了进一步的拓宽，但单纯的拓宽带宽，无法从根本上支撑起5G网络，“万物互联”对传送网带来了更大的挑战，如何从4G传送网平滑地过渡到5G传送网架构，需要持续的探索以及规划优化。

二、5G的应用场景

与4G相比，5G时代呈现出多场景、多业务的特点，其在移动通信方面提出了前所未有的高要求。

2.1 eMBB增强型移动宽带

eMBB（Enhanced Mobile Broadband）作为5G网络建设初期的最主要应用，满足移动数据流量快速增长的需求，推动了大流量移动宽带业务，如VR/AR、4K/8K超高清视频业务的发展，是用户能最直接感受到的应用场景，能为用户带来前所未有的沉浸体验。

1.高速率。不同时期对速率有着不同的要求，在应用大爆发的今天，网络速率的提升，就好比是铺路搭桥，在面对VR/AR等对网络速率要求很高的超高清业务时，才能不受限制，提升用户的体验，进一步推动业务的广泛应用。

2.泛在网。5G时代，网络的覆盖将随处可达，除了服务用户的娱乐功能，还支撑丰富的工业业务应用。

广泛覆盖，即覆盖社会生活的每个角落，所到之处，网络都能畅通无阻，而广覆盖恰恰也是万物互联的基础;

纵深覆盖，即厚覆盖，针对先有网络进行深度覆盖，提升网络的品质、稳定性，即便是地下车库，也能进行室内导航。

2.2 mMTC大规模机器通信

mMTC（Massive Machine Type Communications）作为5G网络建设的长期目标，人与物的通信、物与物的通信在不久的未来将普遍存在，为物联网提供更广泛、更成熟的应用场景。

1.万物互联。在未来，人与终端的关系增长为1：N。移动通信正在从人与人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势，生活中的每个产品都将接入网络。智能家庭场景里，窗帘、门窗、空调、冰箱、电视等等将彼此互联，构成有机统一的整体;路上的路灯、交通信号灯、通信杆，以及飞驰而过的汽车，无数的传感器、计量和监控设备，无时无刻不在给彼此发生通信信号。

2.低功耗。万物互联带来便利的同时，也伴随着终端设备的大规模爆发，势必对功耗提出更高的要求。物联网产品的能源供应只能靠电池，通信过程中大量的能源消耗，难以使物联网得到广泛应用，也难以被用户所接受。

eMTC、NB-IoT是时下盛行两种物联网制式，均具有增强覆盖、低功耗、低成本的技术特点，在频段、移动性及速率方面，eMTC具有更大优势，而在成本、覆盖方面，NB-IoT则优势更明显，二者各有千秋，将在不同领域发挥各自的作用，实现技术的平滑升级。

2.3 uRLLC超高可靠和低时延通信

uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）作为5G网络建设的核心技术支持，提供了超低用户面时延及超高可靠性，在工业自动化、自动驾驶、远程医疗、交通安全与控制等等场景的应用，起到决定性的作用。

1.低时延。工业化发展到一定程度，大量人力劳动将被机器所替代，工业自动化、无人驾驶、远程医疗等智能化场景应运而生。与人与人之间的信息交流不同，高度智能化的物与物交流需要毫秒级的时延，失之毫厘差之千里，丝毫的误差会导致整个体系的失控，带来无法弥补的伤害。

2.重构安全。每个硬币都存在两面性。长期以来，安全问题一直饱受诟病，隐私泄露问题在现如今也愈加暴露无遗，5G所带来的大规模设备接入、设备互联，同时也大大增加了整个网络安全隐患。这需要针对5G网络进行安全机制的重构，从底层解决安全问题，构建5G的“内生安全”，瞄准网络、应用、身份、数据和行为进行动态审计和控制，形成与业务系统融合的多重、多维度防御体系，最大程度消除网络安全隐患。

三、5G对传送网的建设发展提出的要求

3.1开拓网络技术改革

在传输网络构建阶段中，核心技术的革新是重中之重，必须从规划环节出发，对网络层次重新规划，优化升级PTN设备的功能。

SPN是中国移动在承载3G/4G回传的分组传送网（PTN）技术基础上，面向5G和政企专线等业务承载需求，融合创新提出的新一代切片分组网络技术方案。SPN具备前传、中传和回传的端到端组网能力，通过FlexE（灵活以太网）接口和切片以太网（Slicing Ethernet，SE）通道支持端到端网络硬切片，并下沉L3功能至汇聚层甚至综合业务接入节点来满足动态灵活连接需求[1]。采用新型技术来承载业务，在提高连接的转换效率的同时，还能保障IP传送在骨干层的传送质量，确保本地网络的设备稳定性。再有，开展二层转三层功能建设，提升对三层动态路由的技术支撑，保证传送设备在公共路由协议层能提供各种动态路由协议的支撑。

在未来，网络技术的革新，需要传送网产业链上下游的协同创新，构建涵盖全产业链的开发技术合作平台，汇聚集体智慧、形成资源分享，达到行业的通盘合作，共同推进技术的创新。

3.2推动网络结构优化

网络结构发展呈现出来的扁平化、服务化架构，顺应了IP化的发展趋势。分组传送网可定义为IP网络+传送网的融合产物，基于此角度，其涉及的技术五花八门，传输协议也繁多复杂，以往层次化的网络结构难以满足5G网络的需求，必须思考已有传输网络和上层网络发展的适应性问题[2]，对原本的网络结构进行改善。基于5G的多业务、多场景特点，未来的网络将是定制化、服务化的，在大一统的传输平台上“求同存异”，针对不用的用户场景提供与之匹配的网络功能、服务，充分利用网络调度的靈活性，合理分配网络资源，做到精准差异化设计;与此同时，数据计算与存储的平台也将逐步下沉至边缘侧，就近提供端服务，满足行业在实时智能业务方面的需求。

着眼目前的发展状况，如何平滑地从4G架构过渡到5G架构，实现新型传送网络与原有网络设备的兼容，需要使用准确的方法，认真比对传输设备，综合思考各个方面的因素，做好合理科学的规划，减少网络层次，平衡好网络拓展与成本方面的问题，逐一考虑，充分发挥先有相关技术，实现网络结构的优化升级。通过实现扁平化、服务化，大大提高网络带宽，同时有效控制运维成本，缓解运营商的成本压力。推动网络结构优化，促进网络扁平化、服务化发展，从而避免资源的浪费。

3.3探索网络高融合性

积极探索实现与其他网络的协调和互通，打造万物互联的时代。在5G时代，网络能力不仅包含连接能力，还包括云计算、边缘计算、大数据、物联网、人工智能等能力，这些能力运营商需逐步建设和完善。执行IP与QoS技术应用场景的整合，在5G网络运行所需的承载网络中，不同承载网络组网功能的分配功能以及无障碍互联互通功能起到决定性作用，需要技术人员进行技术创新和改进，研究推进支持高速移动互联的新型网络架构、高密度新型分布式协作与自组织组网、异构系统无线资源联合调配技术等。

此外，实现传送网的完善，需统筹规划，针对新设备的适应度做相应的提高，在光传送网的设计工作方面，需要相关研发人员的持续深入研究和分析，特别是在不同层次网络中，思考如何确保5G网络所采用的不同形式的架构得以实现应用， 以多种网络混合覆盖的形式，实现接入终端和网络综合成本的优化，支撑行业数字大脑的建设。

3.4强化网络安全体系

5G网络建设，安全问题比以往更需得到重视。大规模通信设备的接入，意味着引入了大量的网络攻击入侵点;SDN分离了数据面与控制面，由此产生的控制集中化，一旦其功能失效或遭非法控制，将影响整个系统的安全及稳定;而生活产品的智能化，也极大加重了网络攻击所造成的的安全风险，以往在虚拟世界才存在的安全隐患，未来将如地雷般深埋在生产生活中的每个角落。

强化网络安全体系，需要自底向上、全方位建立安全机制。从底层做起，从传输协议入手，尝试微密钥机制，强化数据认证字段，保障数据传输的安全性、加密性;提供端到端、多层次的安全隔离措施，做好关键数据的加密与备份;加强系统安全固化，针对管理控制操作采取安全审计与跟踪，强化防御体系。

另外，考虑到5G网络的服务化特性，建立“专网专护”机制，针对不同的业务网采取差异化的保护手段，高机密性业务可适当牺牲传输时延，换取多重保护认证，提供更高的安全性。在安全体系的优化过程，如何做好保护层级与业务传输的平衡，需要产业链上多方的协同、持续沟通，同时也需要相关安全技术与标准的研究建立，提供强有力的保障。

四、结束语

作为基础承载网络，传送网的发展一直与业务网的变迁息息相关。伴随5G网络的大力发展及网络IP化、服务化的进程加快，IP会统一整个业务层，网络中会出现大量大颗粒IP电路传送需求，城域传送网建设应高度重视业务网的IP化、融合化、扁平化、服务化对传输网络建设的影响，深入部署OTN技术为代表的光传送网络和SPN技术为代表的切片传送网络，积极推进网络演进，持续探索SDN/NFV新网络架构，重新构建城域传送网网络架构，推动数字化转型，满足网络IP化新增大颗粒需求，达到网络资源最优化，保障网络的高效、安全。

参  考  文  献

[1] VIAVI 5G SPN网络测试解决方案[J]. 通信世界，2020（13）：33-35.

[2] 王超绵. 5G传送网的发展模式[J]. 通讯世界，2019，26（9）：180-181.

[3] 董超，王瀚冰，毛艾杭，等. 面向5G的光传送网需求及挑战[J]. 数字技术与应用，2017（6）：41.