5G商用，承載先行。5G承載網絡是為5G無線接入網和核心網提供大帶寬、低時延和高可靠網絡連接的基礎網絡。2019年，我國三大運營商的5G網絡都已進入規(guī)模試商用前的關鍵階段，不僅在重點地市啟動5G基站大規(guī)模建設和展示各類新興業(yè)務應用，并且緊鑼密鼓地開展5G前傳和回傳設備以及IP承載相關設備的進網集采測試，重點驗證規(guī)模組網方案和跨域互通方案。

本文首先分析總結了我國運營商的5G承載網絡技術方案，然后結合5G核心網的數據中心化發(fā)展趨勢探討了5G承載網絡的規(guī)模組網方案，最后結合國內外標準化和產業(yè)化進展，提出需要從技術、標準和產業(yè)3個方面鼎力支撐5G規(guī)模試商用的到來。

我國5G承載網絡技術方案已基本明確

2017-2018年，為更好適應5G和專線業(yè)務綜合承載需求，我國三大運營商紛紛開展了不同網絡技術方案的創(chuàng)新研究、標準化推進、實驗室評估和現(xiàn)網規(guī)模試點驗證工作。5G回傳網絡技術方案有基于PTN演進的切片分組網絡（SPN）、IPRAN增強、分組增強型OTN等不同技術路線，5G前傳網絡可有光纖直連、無源WDM、有源WDM或OTN、接入SPN、WDM PON等多種方案選擇。

進入2019年，我國5G網絡逐步進入試商用前的規(guī)模建設階段，運營商綜合分析技術、產業(yè)和成本現(xiàn)狀，關于前傳和回傳網絡技術方案的總體選擇和發(fā)展趨勢已基本明朗。

5G前傳網絡技術

5G無線接入網的部署模式有D-RAN和C-RAN兩種場景。D-RAN場景相對簡單，AAU和DU一般分別部署在塔上和塔下；C-RAN場景可分為小集中和大集中兩種模式，在5G建設初期，通常采用小集中模式。C-RAN場景的AAU拉遠距離一般在10km以內，通常不超過20km。前傳網是為基站的無線射頻單元（4G增強的RRU、5G的AAU）和基帶處理單元（4G的BBU、5G的DU和CU）之間提供光纖傳輸的網絡，主要實現(xiàn)CPRI和eCPRI信號傳輸。前傳網的關鍵要求是支持低時延（小于100us）、高精度時間同步（±130ns或±260ns）和低成本組網。近期4G和5G的前傳信號主要是25GE的eCPRI，以3個載頻的S111站型為例，每個基站需要傳輸3對25GE信號的收發(fā)，4G和5G基站共址則有6對25GE接口，共占用12根接入光纖。

5G前傳技術方案的選擇主要考慮光纖資源、建網綜合成本和網絡可維護性等因素。在接入光纖資源豐富的地區(qū)，5G前傳主要采用光纖直連；在光纖資源不足的地區(qū)，可采用低成本的無源WDM節(jié)省光纖；對于光纖資源緊缺且對網絡運維能力有要求的地區(qū)，可適當采用有源WDM/OTN來建設C-RAN的前傳網絡，要求BBU側設備具有同時接入3~10個AAU的容量，AAU側的室外前傳設備適合掛在鐵塔或燈桿上，支持上電后免配置自動開通，為節(jié)省光纖消耗和提升時間同步精度，應配置支持工業(yè)級溫度的25Gbit/s和100Gbit/s單纖雙向光模塊，基于L0或L1傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)確定性低時延。

5G回傳網絡技術

5G回傳網是為廣泛分布的5G基站（g-NodeB、BBU或CU）和核心網元之間提供多點到點的雙向連接和帶寬匯聚的傳送網絡，在地域上覆蓋城域、省內干線乃至大區(qū)范圍，核心需求是低時延（如eMBB在信令面小于10ms，數據面小于4ms）、中長距離（城域40km或80km、省內干線或大區(qū)120~450km）、大帶寬（單路100Gbit/s、200Gbit/s或400Gbit/s）、高精度時間同步（±260ns）和低成本高效組網。

5G回傳網絡技術需滿足5個核心特征：一是支持靈活擴展、高速率、高可靠和大規(guī)模組網的L3VPN技術；二是支持網絡切片所需的邏輯隔離能力，對隔離性和安全性要求較強的業(yè)務場景或集團客戶，應支持硬隔離轉發(fā)能力；三是面向uRLLC業(yè)務，支持確定性低時延和低抖動性能；四是支持高精度頻率和時間同步傳輸；五是支持網絡切片全生命周期管理和開放北向接口的管控系統(tǒng)。

綜合以上分析，我國三大運營商都已明確近期的5G回傳網絡技術路線選擇：中國移動的5G新建傳輸網絡將采用切片分組傳送（SPN）技術，對于現(xiàn)網具備PTN擴容或升級條件的地市，將采用PTN擴容或升級SPN技術方案；中國電信和中國聯(lián)通在城域主要采用現(xiàn)網IPRAN擴容或新建IPRAN增強SR和EVPN技術方案，在省內干線主要采用IP承載網over WDM/OTN的聯(lián)合組網方案。三大運營商在網絡開放能力方面都面臨著加強網絡切片服務能力，開發(fā)智能化業(yè)務編排系統(tǒng)和管控系統(tǒng)的重要挑戰(zhàn)。

差異化的網絡切片服務和管控能力是關鍵

5G承載網絡應具備多業(yè)務綜合承載能力，除了承載4G/5G無線基站業(yè)務，還可承載集客專線、家庭寬帶OLT回傳業(yè)務等，充分發(fā)揮綜合承載效能。因此，在一張承載網絡上，通過轉發(fā)平面提供的網絡資源軟、硬管道隔離技術，結合上層智能化業(yè)務編排系統(tǒng)和管控一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)對網絡切片的全生命周期服務能力，包括響應切片請求、進行資源編排、創(chuàng)建虛擬網絡、開展性能監(jiān)測等流程，可為5G三大類業(yè)務場景、移動數據中心互聯(lián)、集團客戶專線、垂直行業(yè)專網以及家庭寬帶等業(yè)務提供所需SLA保障的差異化網絡切片服務能力。

此外，5G承載網絡的管控系統(tǒng)還應支持基于Restful的開放北向接口，支持基于Netconf+Yang的南向接口，支持通過BGP-LS實現(xiàn)網絡拓撲資源的收集和刷新，支持通過PCEP實現(xiàn)路徑集中計算和自動下發(fā)能力，支持幾萬端承載設備的集中管控能力。

5G承載網絡規(guī)模組網方案面臨的主要挑戰(zhàn)

根據近期許多省市發(fā)布的加快推進5G產業(yè)發(fā)展實施意見，某些發(fā)達省市將在2020年底前建成2萬~3萬個基站，實現(xiàn)城區(qū)5G信號的全覆蓋。可預估在2019-2022三年期間，我國發(fā)達省市將建設上百萬個5G基站，與全國400百萬個LTE基站配合，實現(xiàn)全覆蓋的高速移動互聯(lián)網絡。因此，大規(guī)模組網方案成為5G承載網絡近期面臨的主要挑戰(zhàn)。

5G回傳網應支持L3VPN到邊緣的大規(guī)模組網

中國電信和中國聯(lián)通的4G回傳網主要采用城域接入層L2VPN+匯聚核心層動態(tài)L3VPN的IPRAN組網方案，中國移動的4G回傳網主要采用城域接入匯聚層L2VPN+核心層靜態(tài)L3VPN的PTN組網方案。由于基于MEC邊緣云將下沉到匯聚節(jié)點或綜合業(yè)務接入節(jié)點，因此回傳網的L3VPN功能也將下沉到邊緣，一個省的5G回傳網絡將面臨著幾百個匯聚節(jié)點和上萬個綜合業(yè)務接入節(jié)點的L3VPN組網規(guī)模挑戰(zhàn)。

由于傳統(tǒng)基于MPLS的L3VPN網絡存在著N平方的擴展性問題，基于源路由的段路由（SR）技術可較好的解決L3VN的網絡擴展性問題，簡化了中間節(jié)點的標簽分發(fā)和轉發(fā)操作，并且有利于實現(xiàn)SDN集中管控。基于SR的L3VPN應采用分域方式控制單IGP域內網元數量，例如核心匯聚層為一個IGP域，每個接入環(huán)為一個IGP域，端到端部署IGP協(xié)議，IGP分域點設置在重要匯聚節(jié)點或普通匯聚節(jié)點，如圖1所示。全網需要協(xié)同開展VLAN和IP地址規(guī)劃工作，5G基站支持IPv4和IPv6雙棧能力。在L3VPN業(yè)務實現(xiàn)城域和干線對接時，為了提升網絡安全可靠性，通常采用口字型互通方案，在互通鏈路上配置IP FRR和基于RFC7130 BFD的LAG組成員。

圖1? ?L3VPN的分層分域組網方案示意圖

5G承載網絡應實現(xiàn)多級數據中心的高速互連

5G核心網的虛擬化和云化，帶來數據中心（DC）的大規(guī)模建設需求。我國運營商都在規(guī)劃固定和移動業(yè)務融合發(fā)展的新一代分布式數據中心網絡，通常分為大區(qū)或省干DC、城域核心DC和邊緣DC 3層，如圖2所示。

5G核心網的部署方案與不同業(yè)務應用場景密切相關。為了便于漫游和計費，信令面主要采用大區(qū)集中或省集中部署方式，用戶面可根據業(yè)務需求采用按需集中或分布式部署方式。例如，對于eMBB業(yè)務，核心網的信令面部署在大區(qū)或省中心，用戶面的UPF和CDN可分布式部署在省DC或城域DC；對于mMTC物聯(lián)網業(yè)務，受區(qū)域經濟發(fā)展影響，其UPF可以可部署在大區(qū)或省DC；對于低時延高可靠的uRLLC業(yè)務，UPF和MEC可以下沉到匯聚節(jié)點或邊緣數據中心。

數據中心向承載網絡提出了巨大的承載帶寬需求，隨著網絡云化趨勢和邊緣DC數量的逐步增加，數據中心的高速互聯(lián)需求也將急劇增長。大區(qū)和省核心DC之間的互連主要采用IP承載網和WDM/OTN聯(lián)合組網技術，城域DC之間互連可以采用低成本WDM/OTN、IP/MPLS或分組切片網絡技術等。邊緣DC的發(fā)展與車聯(lián)網等新興業(yè)務商用模式發(fā)展密切相關，城域核心DC之間、核心DC和邊緣DC之間的互連由城域傳送網還是IP城域網承載的問題，已成為5G承載網絡規(guī)模組網需要重點研究的問題之一。

圖2 ??5G核心網數據中心化后的移動承載網組網場景

5G規(guī)模建設需要大量接入光纖資源支撐

據無線專業(yè)測算，為達到相同信號覆蓋效果，5G基站數量至少是4G基站的1.5倍，因此5G無線接入網絡建設將采用超密集組網方式，包括宏站、數字化室分及小微基站，因此對接入層光纖資源的消耗將是巨大的。需要結合各地市光纖資源現(xiàn)狀和5G基站建設規(guī)模，來評估分析光纖光纜等基礎資源是否能長期支撐5G網絡規(guī)模建設需求，以及如何充分利用FTTx光纖資源來同時支撐運營商5G網絡和智慧城市的建設。

5G承載網絡的標準化和產業(yè)化均進入關鍵階段

5G承載網絡技術和規(guī)模組網方案具有典型的多技術融合發(fā)展趨勢，支撐5G大規(guī)模試商用還依賴技術標準成熟、產業(yè)鏈健壯性和5G業(yè)務商業(yè)模式發(fā)展等要素。2019-2020年是5G標準化、產業(yè)化和應用規(guī)?；年P鍵階段，業(yè)界各方需加強合作，協(xié)同推動5G承載網絡規(guī)模組網方案和網絡切片服務及管控能力研究，共同促進產業(yè)有序發(fā)展，鼎力支撐5G規(guī)模試商用的發(fā)展。