5G业务环境下的传输网络优化方案

史 召

（宁夏通信规划设计院（有限责任公司），银川 750011）

传输网络作为传送各类通信业务的基础网络，随着不同业务需求的发展和变革，在传送技术、网络结构、系统容量等方面必须进行超前规划。随着VR、AR、MR、车联网、物联网等技术和应用的诞生和日渐普及，产生的庞大的终端接入、数据流量的需求，以及各种应用体验提升的需求，推动了5G的研究和发展。面对如此繁多的业务需求，目前传输网络的现网结构、路由规划、承载容量等，应当做哪些方面的优化、扩容或者重建才能更好的承载5G网络，满足各类业务的传输需求，是当前传输网络应对5G建设的首要问题

1 概述

从上世纪八十年代的1G“大哥大”时代，到九十年代的2G“诺基亚崛起”，再到我国2009年初颁发3G牌照、2013年底颁发4G牌照至今，移动通信的更新换代，逐渐拓宽了人们认识世界的视野，提供了多样的人与人之间的交流方式，为人们的日常工作、学习途径和生活便利带来了各种可能性。如果说，1G向2G的发展，提高了通信业务的质量和安全性，2G向3G/4G的转变实现了业务由通信向个人应用的跨越，如今，4G向5G的转变将成为通信历史上最重大的变革，实现由个人应用向行业应用的转变，通信网络的服务对象将由普通大众用户向行业用户拓展，通信网络将更智能、灵活、广泛。

2 三大场景及演进趋势

2.1 三大场景

5G定义了三大场景，分别为增强的移动宽带（eMBB）、大规模物体通信（mMTC）、低时延高可靠连接（uRLLC），其中eMBB相当于提高现有通信网络速率，使用户在传统语音、数据通信需求上有更好的体验；mMTC和uRLLC是围绕着人的日常生活、工作需求，产生的各个行业内大规模物体连接、高可靠性低时延类应用的新场景。

（1）增强的移动宽带eMBB（Enhanced Mobile Broadband）：顾名思义，就是比现在更宽的宽带，更快的上网速率，用户的体验速率从0.1Gbps提升到1Gbps，在此基础上，目前的视频将升级为3D/超高清视频，增强现实、云存取、高速移动上网等大宽带业务也将轻松实现。

（2）低时延高可靠连接uRLLC （Ultra Reliable & Low Latency Communication）：此场景在大带宽的基础上，对网络可靠性高、时延低为主要诉求，例如自动驾驶、工业自动化等。

（3）大规模物体通信mMTC （Massive Machine Type Communication）：即是将有数据传输需求的物体进行智能化并互联，特点是海量的终端连接，主要场景包括智慧城市、智慧家庭、智能水电气抄表等。

2.2 网络演进趋势

2.2.1 无线接入网架构的演进趋势

由于5G网络将引入大带宽和低时延的应用，需要对4G的无线接入网（RAN）体系架构进行改进。

4G/LTE无线接入网包含BBU（Baseband Unit，基带单元）、RRU（射频拉远模块）两部分，其中BBU内包含实时和非实时协议和服务、物理层处理等功能。5G网络时代因重点建设大量实时业务场景，这就对接入网络对实时业务的响应速度提出了高要求，为应对此类需求，5G无线接入网将原BBU的实时、非实时两类业务的协议和服务功能进行分离，即将实时协议和服务功能进行下沉，BBU-RRU重构为CU-DU-AAU架构。对于传输网络目前的前传和回传需求也相应演进为前传、中传、回传，不同单元间的链路对承载网络在带宽、时延等方面提出了不同的要求。

图1 5G RAN网络结构变化示意图（转自5G时代光传送网技术白皮书）

2.2.2 无线核心网架构的演进趋势

4G时代，核心网部署位置一般在省内网络骨干核心层，若5G核心网的位置依旧和4G相同，那么用户设备到核心网的时延要求将难以满足，因此，核心网下移以及云化成为5G核心网发展的趋势。首先，现有的核心网将拆分为New Core（新核心网）和MEC（移动边缘计算）两部分。新核心网（New Core）将云化部署在城域核心的大型数据中心，边缘计算（MEC）将部署在城域汇聚或更低的位置，即更靠近用户的边缘DC，MEC将分担更多的核心网流量和运算能力。MEC到New Core则需要承载网提供灵活的Mesh化网络进行适配。核心网将形成New Core云互联、New Core与MEC间云互联、MEC之间边缘云互联。而原来基站与每个EPC建立的连接也演进为CU到云（MEC）以及云到云（MEC到New Core）的连接关系。

综上所述，5G时代的无线网络的演进原则即为：对于时延敏感的业务，应用网关下移，协同就近转发；时延不敏感的业务，应用网关集中设置，优化网络运维。5G建设初期，5G与4G基站回传带宽比较如下：

3 传输网需求分析

3.1 大带宽

表1 宏站带宽需求对比

（1）接入层带宽需求。现以6个低频宏站组建1个接入层传输设备环网为例，满足1个基站达到峰值带宽、另外5个基站达到均值带宽，单个基站单小区达峰值带宽、另外2个小区达均值带宽的情况下，接入环带宽计算如下：

图2 接入环容量计算（转自＜5G承载网关键技术及组网应用解决方案＞）

实际根据站型及环网站点数量不同，对传输设备接入环的容量要求可能为25/50/100G。

（2）汇聚层带宽需求。以单个汇聚环网承载6个接入层环网为例，收敛比取定为1∶2，单汇聚环网的带宽=6*20*0.5=60G。

（3）核心层带宽需求。以核心环承载6个汇聚环网为例，收敛比取定为1∶4，核心层环网的带宽需求=6*60*0.25=90G。

4 传输网优化方案

4.1 环网容量

根据第三节对5G无线基站对传输网带宽需求的计算可知，5G业务环境下，传输网络接入层单个环网容量应大于20G、汇聚层大于60G、核心层大于90G，据此可以初步将各层级网络的容量预估如下：

图3 5G业务下传输组网（转自＜5G承载网关键技术及组网应用解决方案＞）

现网4G业务下，城域传输网络接入层带宽普遍为GE容量，少量城区业务密集区域升级为10GE容量。上图即为目前的传输网络的优化目标网络，可以依据5G基站建设进度做如下优化方案：

（1）5G初期，对于现网接入层进行网络升级10G或局部新建25G容量环网，提供小范围的大带宽接入能力，满足初期少量的业务接入；接入层以上则利用现有传输网络核心层和汇聚层，核心层与5G核心网对接；初期升级利用现有4G传输网络资源，最大限度的保护已有投资，平滑演进到新网络

（2）5G规模部署期，考虑业务量很快会上升，基站数量多，需要按照基站需求进行网络容量规划，接入层随之新建25G环网，同时根据带宽需求，逐步扩容大容量、高速率端口核心汇聚层网络；新建5G核心层，与核心网互通，4G基站业务逐步加载到综合承载平面。

（3）5G成熟期，打造端到端大容量高速率网络，实现5G的大业务量需求，实现一定程度的大带宽综合业务承载。

5 结束语

5G网络会依据业务应用场景的不同而采用不同的网络部署方式，即使是同一种业务（比如eMBB）在不同地区，也可能因为机房条件，光纤资源，传输距离等条件的不同，而采用不同的部署方式，所以，作为基础配套的5G传输网络，也应当是多种组网方式并存，这就需要传输网具备灵活适配各种部署方式的能力，而传输网络建设的核心原则仍是业务的需求，5G网络提供的物联网、车联网和超可靠通信应用、辅助短距通信，是5G区别于4G的重要应用解决方案，也正是5G传输网络区别于4G传输网络的主要优化方向。

目前，国内各大运营商5G网络的试点正在如火如荼的进行中，不同运营商采用何种承载方式、组网结构和网络容量配置等，都需要根据各自现网条件和无线网络演进规划具体规划。