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隨著LTE網絡的成熟和5G時代的到來，中國通信面臨著各種機遇和挑戰，承載網作為網絡建設的重要部分，也將面臨技術的升級換代，PTN、IPRAN將面臨升級、OTN網絡將下沉，承載網將提供更大的帶寬、更小的時延、更靈活的配置。

1LTE網絡建設及承載網方案

LTE是由3GPP組織制定的UMTS技術標準的長期演進，于2004年12月在3GPP多倫多會議上正式立項并啟動。LTE系統引入了OFDM和MIMO等關鍵技術，顯著提升了頻譜效率和數據傳輸速率，下行峰值速率約100M-150Mbps，上行為50Mbps，并支持多種帶寬分配：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等，系統容量和網絡覆蓋也顯著提升。2013年12月4日，工信部分別向三大運營商頒發了4G運營牌照，拉開了我國4G建設運營的序幕。2013年-2017年中國移動新建LTE基站150萬個，TD-LTE用戶規模也超過7億。2019年，隨著5G建設初期開啟，運營商無線網投資重新進入增量周期。運營商將增設5G無線端，疊加做厚4G網絡，依托現有的站址資源、做厚網絡容量層。當前傳輸網絡實現LTE承載主要有兩種方式：PTN以及IPRAN。PTN依賴的是MPLS技術，MPLS技術可以提供二層業務，并對三層協議進行支持。而IPRAN則更多地偏向于對用戶IP和個性化的滿足，IPRAN路由器直接承載各類IP業務，通過偽線仿真技術的鑒別，保證用戶信息和數據傳輸的安全性。TD-LTE中的E-NodeB基站總傳輸帶寬需求具體計算公式為：E-NodeB總帶寬需求=（S1用戶平面帶寬需求+X2用戶平面帶寬需求）×扇區數+S1控制平面帶寬需求+X2控制平面帶寬需求+其他開銷帶寬。如表1所示計算的是一個TD-LTE基站的峰值傳輸帶寬需求，實際規劃中一般計算基站的保證帶寬需求。保證帶寬的計算有采用多種方式，可根據平均值和峰值配比進行計算。表1單扇區的3:1時隙時用戶面的峰值為104.5Mbps，平均值為26Mbps。按峰值、平均值1:2進行計算，S111基站需要的帶寬為：(104Mbps+2×26Mbps+3+1)×1.05=168Mbps。中國移動城域傳送網建設指導意見中對于接入層的規范如下：城區PTN接入環應以單層環或環帶短支鏈結構為主，單個接入環上的基站站址數建議為6-8個，最大不超過10個；鄉鎮農村區域，PTN接入環還可采用2級接入環帶短支鏈的結構，單個接入環上的基站站址數建議為6-10個，最大不超過15個。

25G網絡及承載的挑戰

5G網絡是指在移動通信網絡發展中的第五代網絡，與之前的四代移動網絡相比較而言，5g網絡在實際應用過程中表現出更強的功能，并且理論上其傳輸速度能夠達到數十Gbps，這種速度是4G移動網絡的幾十倍。5G承載網的建設任務將面臨巨大的挑戰，它要把地域分布非常廣泛的宏站，以及和DU、CU分離的無線網元與5G核心網連接起來，由于5G核心網常位于省干或城域核心機房，因此5G承載分成了省內干線、城域核心層、匯聚層和接入層等。5G第一個挑戰就是帶寬需求，根據5G低頻站和高頻站的典型配置參數，按照NGMN的基站帶寬計算方法，5G低頻站的峰值帶寬是4.6Gb，均值帶寬是2Gb；5G高頻站的峰值帶寬是13Gb，均值帶寬是5Gb[3]。5G低頻站將需用1個10GE接口，高頻站需要2個10GE接口或1個25GE接口。為了承載5G，接入環的線路速率將達到25G/50G/100G，匯聚核心層的帶寬需求將超過100G，匯聚核心層設備之間需多個100G/200G/400G鏈路互連。第二個挑戰就是時延，3GPP要求eMBB業務用戶面時延小于4ms，控制面時延小于10ms；uRLLC業務用戶面時延小于0.5ms，控制面時延小于10ms。4G、5G前傳將采用光纖直驅，承載節點的處理時延20us~50us量級，要盡可能降低承載節點的時延。第三個挑戰是高精度時間同步，5G基本業務同步需求與4G相當，均為3us；5G協同業務需求指標：65ns/130ns/260ns/3us；少量百納秒量級的時間同步要求需基于前傳網實現網同步。

3移動網絡承載網的改造和升級方案

5G承載網將需要帶寬、時延、同步三大性能指標支撐，大帶寬主要體現在5G前傳、中傳、回傳三部分，超低時延的需求主要集中在前傳、中傳部分，對高精度時間同步，特別是基站間協同如載波聚合，主要集中在前傳和中傳部分。對于5G承載網來說，靈活路由是基本要求。網絡中南北向流量為主，東西向流量較少，無需建立全mesh連接，帶寬、時延是核心競爭力，光層提升核心性能，增強路由轉發功能滿足靈活性需求。5G中回傳承載方案，主要包括對PTN、OTN、IPRAN等現有技術框架的改造。從宏觀上來說，5G承載網是在4G承載網現有技術框架的基礎上，通過“技術升級、設備改造”的方式，通過新技術實現能力的全面強化。OTN是以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網，是通過G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規范的新一代“數字傳送體系”。OTN在光網絡中一直扮演著重要的角色，它的透明傳送、完善的OAM、保護等功能，可以滿足新型業務對于業務質量的要求。隨著5G新業務的發展，接入業務帶寬需求飛速增長，OTN下沉部署成為大勢所趨，構建一個涵蓋城域接入層、匯聚層、核心層以及長途干線層的端到端OTN網絡，是未來網絡發展的必然趨勢。以國內三大運營商的5G中回傳承載網方案為例，基本上都是在現有方案上進行加強和改良，同時實現OTN下沉，從而實現對5G的支持。首先看實力最強的中國移動，移動提出了自主創新的SPN解決方案。SPN就是SlicingPacketNetwork，切片分組網。中國移動的4G承載網是基于PTN的，而SPN基于以太網傳輸架構，繼承了PTN傳輸方案的功能特性，并在此基礎上進行了增強和創新。SPN可以認為是在以太網上“升級”一個光接口，充分利用現在成熟的以太網生態鏈，實現比較高的性價比。移動竭力推動SPN的標準立項，還大力扶持SPN上下游產業鏈的發展。在它的努力下，SPN技術發展很快，產業鏈也日趨完整。中國電信在5G承載領域主推M-OTN方案。M-OTN（Mobile-optimizedOTN）是面向移動承載優化的OTN技術。電信擁有非常完善和強大的OTN光傳送網絡，它在光傳輸網基礎設施方面還是很有優勢的，帶寬資源也非常充足。中國聯通由于傳輸資源和建設資金的缺陷，希望利舊IPRAN系統，節約投資。但現有IPRAN技術是不可能滿足5G要求的，僅帶寬就無法承載5G網絡，所以聯通就研究起IPRAN2.0。IPRAN2.0在端口接入能力、交換容量方面有了明顯的提升。此外，該標準在切片承載技術、隧道技術、智能維護技術方面也有很大的改進和創新。中國聯通一直都在做IPRAN2.0規范的功能驗證和性能測試，目前進展較為順利，正在穩步推進中。隨著5G時代的到來，中國通信面臨著各種機遇和挑戰，承載網建設作為網絡建設的重要部分，也將面臨著技術的升級換代，各運營商將結合各種的優勢，部署各種新技術迎接新通信時代。

參考文獻

[1]SajalKumarDas,JohnWiley&Sons(April2010):"MobileHandsetDesign",ISBN978-0-470-82467-2.

[2]中國移動通信集團公司，中國移動城域傳送網建設指導意見(2016版).

[3]IMT-2020(5G)推進組，5G承載需求白皮書,2018.

[4]中國移動通信集團公司,SPN技術白皮書,2018.

作者:張森洪 章偉飛 單位:浙江郵電職業技術學院