广电5G承载网技术分析及建设现状与优化实践策略

■中国广电安徽网络股份有限公司亳州市分公司：侯士忠

在无线接入网与核心网之间，5G承载网属于关键的信息传送通道，同时作为5G网络的核心组成部分，在各项语音数据业务的运行过程中提供着较为可观的支撑。当前，广电与中国移动已经就5G发展战略签署了合作协议，共建共享700MHz的5G网络，广电可以有偿地租用中国移动既有的承载网开展各项业务。在此过程中，中国移动主要就广电省市中心对接点与700MHz 5G基站之间的传输承载网络提供有偿服务。依照广电与中国移动之间形成的共建共享协议，而考虑到广电后续的可持续发展，仍然应当针对自主可控承载网的建设引起足够的关注和重视。换而言之，广电可以大幅缩短5G网络建设初期的端对端建设周期。与此同时，广电仍然需要将自主承载网规划建设视为重要的发展方向，原因在于共建共享将会致使广电相对依赖中国移动提供的承载网，对广电长期的自主发展影响较大。

1. 广电5G承载网建设的具体内涵

为求深入地研究广电5G承载网技术，应当优先针对广电5G承载网的具体内涵进行把握。具体而言，不仅需要认识到广电5G为承载网提出的新要求体现在5G无线接入网演进提出的要求以及5G核心网演进提出的要求两个方面，还应从承载网分段架构和承载网分层架构两个维度出发，明确广电5G承载网的总体架构设计。

1.1 广电5G为承载网提出的新要求

5G面向高带宽、低时延和大连接等应用场景，具备4G所不具备的业务形态，也就同时提出了不同于4G的网络架构要求[1]。一方面是5G无线接入网演进提出的要求。高频的5G无线接入网已经有所演进，形成了包含集中单元、分布单元和有源天线处理单元在内的三级结构，也就需要回传、中传和前传的新型网络架构提供支撑。具体而言，前传网络对接口容量和类型均提出崭新要求，中传作为5G引入的新承载网络层次也需支持面向运化应用的灵活化承载，回传也需要互联统一的承载网络。另一方面是5G核心网演进提出的要求。一是需要以层次化的网络切片方案满足5G网络切片在各种业务场景下的需求，二是需要确保更加灵活的网状动态连接调度，三是应当适应5G网络呈现出的云化发展趋势。

1.2 广电5G承载网的总体架构设计

受广电5G承载网提出的崭新要求影响，承载网建设的总体结构设计可以从下述两个角度出发进行。一是承载网分段架构。在5G承载网下的对应网络部署可以划分成前传、中传和回传三个部分。二是承载网分层架构。为求满足广电5G承载网的建设需求，分层架构应当包含转发平面、协同管控和5G同步网等组成部分，同时还应具备差异化的网络切片服务能力[2]。在5G网络切片下，包含终端、无线、承载与核心网等组成部分，也就需要相应地实现端对端的协同管理控制。

2. 广电5G承载网建设中的技术分析及选型

在研究广电5G承载网技术的过程中，各种常见技术的分析及选型过程较为关键，需要对比分析不同技术的优劣势，以便确保选型过程的科学性。具体而言，常见的广电5G承载网技术包含SPN承载网技术、IPRAN承载方案和M-OTN承载方案，需要在如实进行技术对比分析后科学地选型。

2.1 SPN承载网技术

以PTN技术为依托，该技术是基于切片以太网技术和分段路由技术的新型传送网络技术，可以有效地满足5G网络提出的承载需求[3]。其中，关键技术体现在下述几个方面。一是参考大带宽和灵活转发等需求，确保各层可以实现有机的整合。二是从超低时延的应用需求出发，借助切片通道层和链路接口技术，实现切片以太网交叉的拓展支持。三是引入集中管理控制分离转发和控制，实现更加契合全局视角的业务调度。

2.2 IPRAN承载方案

该技术立足于IP/MPLS协议，主要用于承载移动业务，在5G承载崭新需求处于持续的完善过程中。其中，关键技术措施表现在下述几方面。一是针对既有MPLS路由机制进行优化，确保网络拓展性的同时实现SDN管控。二是实现网络切片，确保和改善其多链路负荷分担性能表现，拓展链路带宽。三是采用新型技术降低分组转发可能出现的时延。四是基于SND技术实现可支持高精度时间同步的智能化网络运维管控。

2.3 M-OTN承载方案

该技术是OTN技术结合5G移动承载场景进行优化后形成的技术变种，可以有效地满足5G中后期综合业务开展过程提出的承载需求[4]。该技术的特征体现在单级复用、简化开销和灵活时隙结构等方面，目标在于降低移动承载将会带来的成本投入、时延和功耗。

2.4 技术对比分析与选型

三种技术各有优劣，其中SPN承载方案是由中国移动主推，同时也已初步实现全网部署，可以实现较为可观的规模效用，而技术新标准需要得到进一步的完善。在技术选型时应当综合地考虑多方面影响要素，诸如网络现状、网络运维、投资成本和产业趋势等。鉴于广电已与中国移动开展共建共享合作的状况，加之中国移动可能在产业链中具备的话语权，可以主要选取SPN承载网技术进行建设。

3. 广电5G承载网建设中实际所需的带宽

实际的带宽需求对于广电5G承载网的建设而言同样较为关键，需要从多个角度出发予以把握。具体而言，需要分别从5G基站接入端口的带宽需求、700MHz 5G的回传带宽需求以及4.9Hz 5G的承载网回传带宽需求等角度出发，以便更加深入地明确广电5G承载网实际的带宽需求。

3.1 5G基站接入端口的带宽需求

在室外环境下，广电5G包含700MHz和4.9GHz两种频谱，需要分别依据其特性计算单站的带宽需求[5]。前者的频宽为上下行各30MHz，均值带宽为168Mbps；后者的频宽为上下行总计60MHz，单站的均值带宽为1.20Gbps。

3.2 700MHz 5G的回传带宽需求

作为广电5G的信号托底网络，700MHz的5G基站以C-RAN方式为基础，以全程全网的规划组织建设，基站分布均匀且规模较大。在实际的建设过程中，规划重点应当置于建设成本和建设稳定性，优先选取环网方式进行实际的建设，需要分别从接入层、汇聚层和核心层出发测算其带宽需求。经计算可知，接入层应当选取10GE的组网方式，汇聚层应当选取50GE的组网方式，而核心层应当选取N×100GE的组网方式。

3.3 4.9Hz 5G的承载网回传带宽需求

在建设密度较大的4.9GHz-5G建设区域，可以依照上述对于700MHz-5G的评估方式进行。在该频段下的基站在高容量补充和垂直行业中的应用较多，基站的实际分布状况并不均衡，因而需要以实际的基站部署规模及部署密集度为参考，按需进行5G承载网的建设。具体而言，在密集区域宜采用C-RAN方式，在稀疏区域宜采用D-RAN方式。

4. 广电5G承载网建设现状与优化实践策略

在建设广电5G承载网的过程中，应当明确参考具体的建设实践所需面临的诸多状况进行分析，以便采取有效的实践策略予以确保。具体而言，一方面需要认识到广电5G承载网建设所面临的状况，应对和解决现有的广电网络结构有待演进、网络带宽及流向需要得到优化、时间同步和业务控制需要改进等问题；另一方面，也应采取包含在普通区域进行以租代建的建设发展，在重点区域采取切片租用的形式建设，从宏观角度出发逐步推进自建的进程在内的有效实践策略，更加科学合理地建设广电5G承载网。

4.1 广电5G承载网建设所面临的状况

受此前的发展模式影响，国内的广电承载网主要需要支持的是传统的有线电视及宽带等业务，距离移动通信提出的需求仍留有较大差距，主要体现在对于5G业务的支撑方面。

4.1.1 现有的广电网络结构有待演进

在5G的情况下，回传网络演变为三层，业务控制网元则下沉至城域骨干以及汇聚层。与此同时，核心网元彼此之间的云化及虚拟化趋势明显，网络架构同样出现了一定的演进[6]。当前，广电现有的控制机房与承载网架构均围绕早期电视信号的传送进行的建设，主要采用的是相对经典的星型结构，已经难以较为有效地适应5G下基站和综合业务提出的承载需求。因此，需要调整承载网的实际部署，同时还要针对部分机房进行适当的扩容处理。

4.1.2 网络带宽及流向需要得到优化

一是网络带宽需要得到优化。现有的广电网络难以在整体层面满足广电5G提出的承载网带宽需求，主要表现为前传部分格外稀缺的既有纤芯资源，同时中传回传部分的链路带宽容量也较为不足等。二是网络流向需要得到优化。不同于以往4G下的状况，5G的核心网元彼此之间的东西向流量出现了较为显著的增加。而广电既有的网络主要以树形架构模式组织数据的下行分发，在东西向承载能力方面表现较为不足。

4.1.3 时间同步和业务控制需要改进

在5G下，空口对时间同步的要求更加严格，而在跨站联合发送得到引入之后，这种要求将会进一步变得严格，需要广电网络实现时钟与时间同步系统的有效自建。与此同时，传送承载层还应具备网络切片与业务控制等崭新功能，以便确保不同业务多项功能方面提出的差异化需求。而当前，现有的广电网络对此并不支持。

4.2 广电5G承载网建设的有效实践策略

从整体层面出发不难发现，广电的承载网基础建设相对薄弱，在推进全程全网整体化建设的过程中需要较多的投资成本和较长的实施周期，很有可能与业务窗口期失之交臂。同时，还应考虑到广电承载网当前的运维能力差强人意，应当尽可能地不在5G的商用初期盲目地全面推进新承载网建设进程，而是应当以租用中国移动提供的承载网资源为依托，重点层次分明地步步推进。

一是在普通区域进行以租代建的建设发展。以租代建的建设发展需求分为前后两个阶段，首先需要部署至省中心，然后才可以在省域内的各地市实现下沉，在实际的下沉过程中应当优选可以实现区域流量汇聚调度的重要中心节点[7]。在前一阶段，广电应在各省核心网用户面与中国移动省干核心节点之间新建互联互通系统，主要通过租赁使用中国移动承载网的形式实现基站一侧的业务承载。而在后一阶段，广电应当在事先选定部分地市新建互联互通系统。二是在重点区域采取切片租用的形式建设。在具备端对端需求的重点区域，广电应当在中国移动的网络界限内进行端对端切片的租用，经协商确定最终的配置规则，以便为广电业务端对端切片提供支撑。三是从宏观角度出发逐步推进自建的进程。为了确保广电可以实现可持续的长效发展，广电仍是需要探索自主可控广电5G承载网的思路与方式，现阶段可以优先确认可以采用的有效技术方案，针对可以采取的演进路径进行深入的研讨。以上述普通区域和重点区域的建设发展为基础，以点带线再带面的形式，围绕全程全网的端对端广电承载网建设。具体而言，可以优先由南至北建设汇聚层，然后依据实际的业务发展变化逐步针对接入层进行完善。

5. 结束语

在5G的崭新业务和网络架构演进之后，广电5G承载网提出了不同于以往的崭新建设需求，需要由此出发逐步推进既有的广电有线基础网络进行重构。在此过程中，应当分别把握广电5G承载网的总体架构、现有技术和贷款需求等，以便在广电5G承载网建设所需面临的状况支撑下进行分析，采取更加契合实际情况的实践策略，以确保广电5G承载网可以得到有效地建设，进而充分利用广电与中国移动共建共享所带来的发展红利，为广电整体的可持续发展创造更加有利的技术性条件。