1 引言

進入5G時代，將給互聯(lián)網(wǎng)帶來創(chuàng)新的商業(yè)模式，如智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、無人駕駛、智能農(nóng)業(yè)等應用行業(yè)，為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。除此之外，5G網(wǎng)絡的切片服務、虛擬化核心網(wǎng)的分布式部署架構、超低時延業(yè)務、高精度時間同步等網(wǎng)絡和業(yè)務特點都對承載網(wǎng)提出了更多、更高的要求。本文從5G傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀和需求出發(fā)，分析了5G傳輸網(wǎng)重構的必然性和5G傳輸新技術，總結了5G傳輸網(wǎng)解決方案原則，提出了5G傳輸網(wǎng)部署方案，對保障5G網(wǎng)絡高質(zhì)量發(fā)展和業(yè)務快速部署將起到重要作用。

2 5G網(wǎng)絡承載需求分析

5G基站回傳帶寬需求大幅度提升，預計將達到LTE基站的10倍以上，現(xiàn)有移動回傳承載網(wǎng)絡的容量難以滿足。另外，5G網(wǎng)絡的切片服務、虛擬化核心網(wǎng)的分布式部署架構、高精度時間同步、超低時延業(yè)務等網(wǎng)絡和業(yè)務特點都對承載網(wǎng)提出了更多、更高的要求。特別是針對增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模物聯(lián)（mMTC）及高可靠低時延（uRLLC）等不同應用場景，5G用戶體驗的接入峰值最大需求相對于4G提升了數(shù)十倍甚至更高量級，端到端時延要求和時間同步精度需求相對于4G均提升了10倍以上的量級。需加強滿足諸多新型特性的5G回傳承載方案的研究。

5G基站密度高、容量大、靈活部署的特點，并且要求承載網(wǎng)應具備靈活、高效、低成本、智能的品質(zhì)。5G商用，傳輸先行。5G傳輸是5G無線網(wǎng)和核心網(wǎng)的紐帶，是5G網(wǎng)絡建設必不可少部分。5G傳輸承載方案應具備以下特征。① 網(wǎng)絡智能化，可以快速調(diào)整并且優(yōu)化業(yè)務，推動大量業(yè)務的發(fā)展與調(diào)整；加快反映業(yè)務路由的相關調(diào)度與更替；具有全網(wǎng)最智能化的編排調(diào)度能力。② 構架清楚明晰，通過構架的進一步優(yōu)化來減少網(wǎng)絡建設的成本，提升網(wǎng)絡的靈敏程度，推動業(yè)務的擴張。③ 多業(yè)務接入承載具有綜合性，不僅能滿足5G業(yè)務承載的需求，而且能滿足專線等綜合業(yè)務承載的需求。④ 網(wǎng)絡穩(wěn)定，合理地進行集約，把綜合業(yè)務的順利接入與傳達作為最終目標，加快 C-RAN的布置與安排，從而滿足基站快速接入的需求。

3 5G傳輸網(wǎng)絡重構的必然性

3.1 5G無線接入網(wǎng)架構變化

相比4G網(wǎng)絡5G網(wǎng)絡的RAN無線接入網(wǎng)架構發(fā)生了較大變化，其BBU裂化為CU、DU兩部份，5G基站重構為CU、DU、AAU三級架構，其中CU和DU可以分開部署，也可以合一部署，這根據(jù)場景和需求確定。當CU和DU可以分開部署，需要在CU和DU之間部署“中傳”承載網(wǎng)，這樣5G承載網(wǎng)就從4G網(wǎng)絡的前傳和回傳兩部份變成了前傳、中傳、回傳三部分。

（1）前傳網(wǎng)絡

前傳網(wǎng)絡是AAU和DU之間的網(wǎng)絡，是5G移動傳輸網(wǎng)絡的一部分。前傳網(wǎng)絡符合低延遲要求，且支持eCPRI。傳遞無線側網(wǎng)元設備AAU和DU間的數(shù)據(jù)。前傳網(wǎng)絡實現(xiàn)5G的C-RAN場景信號的透明傳送。與 4G相比，接口速率和接口類型不同。前傳接口也將由10 Gbit/s CPRI升級為25 Gbit/s eCPRI或自定義CPRI接口等。

（2）中傳網(wǎng)絡

中傳網(wǎng)絡是指DU與CU之間的網(wǎng)絡，傳遞5G無線側網(wǎng)元設備DU和CU間的數(shù)據(jù)。中傳網(wǎng)絡為非實時業(yè)務提供合理的低時延，并且支持統(tǒng)計復用。中傳網(wǎng)絡面向5G引入了新的承載網(wǎng)絡層次，隨著CU和DU云化部署發(fā)展，中傳網(wǎng)絡也需要支持面向云化應用的靈活承載。

（3）回傳網(wǎng)絡

回傳網(wǎng)絡是指CU與核心網(wǎng)之間的網(wǎng)絡，是5G移動傳送網(wǎng)絡的一部分，傳遞5G無線側網(wǎng)元設備CU和核心網(wǎng)網(wǎng)元間的數(shù)據(jù)。在5G時代，MEC需要部署到CU這一側，因此要求回傳網(wǎng)絡能夠提供靈活的網(wǎng)絡連接，并支持統(tǒng)計復用，同時5G核心網(wǎng)云化部署在省干和城域核心的大型數(shù)據(jù)中心DC，MEC將部署在城域匯聚或更低位置的邊緣數(shù)據(jù)中心。

3.2 5G核心網(wǎng)架構變化

3.2.1 5G核心網(wǎng)云化

5G核心網(wǎng)進行云化，其UPF（User Plane Function，用戶面功能）按需下沉。受業(yè)務發(fā)展驅動，5G核心網(wǎng)發(fā)展成滿足全業(yè)務接入和服務全業(yè)務場景的云化網(wǎng)絡架構，引入SDN和NFV技術，通過網(wǎng)絡切片功能實現(xiàn)不同業(yè)務虛擬隔離?？傊?，5G網(wǎng)絡組網(wǎng)架構的變化對傳輸網(wǎng)絡提出了新的變化，它使網(wǎng)元設備之間的聯(lián)接變?yōu)樵浦g的互聯(lián)組網(wǎng)。

核心網(wǎng)云化可以使硬件與軟件進行有序地耦合與分離，網(wǎng)絡規(guī)模方面用軟件取代硬件的部署，提升了集成效率，實現(xiàn)了網(wǎng)絡規(guī)模的靈活運轉。核心網(wǎng)云化，引入新型服務器設備，改善了設備消耗，統(tǒng)一了硬件平臺與軟件分離的部署，降低了投資成本。核心網(wǎng)云化可以有效地對資源部署進行統(tǒng)一的編排和調(diào)度，實現(xiàn)資源的共享。在業(yè)務能力開發(fā)與虛擬化系統(tǒng)方面，在核心網(wǎng)絡云化的控制層中引入SDN的技術理論，可以簡化體系結構，有效地協(xié)調(diào)和監(jiān)控各個資源設備在各個層之間的有效運轉，方便運維。

因此，核心網(wǎng)云化可以提高網(wǎng)絡資源的合理化應用，提升硬件與軟件之間的耦合性，從而實現(xiàn)業(yè)務上的靈活調(diào)整，還可有效地降低運維成本，提高運營企業(yè)的經(jīng)濟效益與生產(chǎn)效益。

3.2.2 MEC部署按需下沉

MEC技術通過業(yè)務本地化、緩存加速以及本地分流、靈活路由等技術可以有效降低網(wǎng)絡回傳帶寬需求，緩解核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，從而避免了核心網(wǎng)傳輸資源的進一步投資。基于MEC提供的邊緣云計算服務，可以將傳統(tǒng)的部署在Internet或者遠端云計算中心的業(yè)務應用，遷移至無線網(wǎng)絡邊緣部署。此時，特定業(yè)務或者將非常受歡迎的內(nèi)容可以部署或者緩存在靠近無線接入網(wǎng)以及終端用戶的位置，從而可以有效降低網(wǎng)絡端到端時延，提升用戶的服務質(zhì)量?；贛EC的邊緣計算與存儲能力，通過將高能耗計算任務卸載/遷移至MEC服務器，可有效解決計算任務遷移到遠端云計算中心帶來的時延問題。

MEC技術使得傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)具備了業(yè)務本地化、近距離部署的條件，無線接入網(wǎng)由此具備了低時延、高帶寬的傳輸能力，有效緩解了未來移動網(wǎng)絡對于傳輸帶寬以及時延的要求。除此之外，由于MEC靠近無線網(wǎng)絡及用戶本身，更易于實現(xiàn)對網(wǎng)絡位置、網(wǎng)絡負荷、無線資源利用率等信息的利用和感知，并通過開放給第三方業(yè)務提供商，從而可以有效提升用戶的業(yè)務體驗，促進網(wǎng)絡和業(yè)務的深度融合。

綜上所述，MEC通過將計算存儲能力與業(yè)務服務能力向網(wǎng)絡邊緣遷移，使應用、服務和內(nèi)容可以實現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，從而在一定程度解決了5G網(wǎng)絡eMBB、uRLLC、mMTC等技術場景的業(yè)務需求。

4 5G傳輸網(wǎng)新技術

為滿足5G業(yè)務承載的這些新要求，傳輸回傳網(wǎng)絡必須引入一些新技術手段來解決增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模物聯(lián)（mMTC）及高可靠低時延（uRLLC）三大應用場景的差異化業(yè)務需求。

靈活以太網(wǎng)技術FlexE（Flexible Ethernet）：它是基于高速Ethernet接口，將以太網(wǎng)MAC層和PHY實體層解耦而實現(xiàn)低成本、高可靠、可動態(tài)配置的電信級接口技術。FlexE技術的一大特點就是實現(xiàn)業(yè)務帶寬需求與物理接口帶寬解耦合，從而實現(xiàn)靈活的速率匹配。FlexE帶寬擴展技術通過時隙控制，保障業(yè)務嚴格均勻分布在FlexE Group的各個物理接口上，并且可以通過動態(tài)增加或減少時隙數(shù)量實時調(diào)整網(wǎng)絡帶寬資源占用，應對業(yè)務流量的實時變化。FlexE技術通過時隙交叉技術實現(xiàn)基于物理層的用戶業(yè)務流轉發(fā)，用戶報文在網(wǎng)絡中間節(jié)點無須解析，業(yè)務流轉發(fā)過程近乎實時完成，實現(xiàn)單跳設備轉發(fā)時延小于20～25 μs，為承載超低時延業(yè)務奠定了基礎。

靈活光傳輸網(wǎng)技術FlexO（Flexible Optical Transport Network）：通過綁定多個標準速率的物理接口（如N×100 G）來支持更高容量的ODU flex和OTUCn，OTUCn提供互通的系統(tǒng)接口，實現(xiàn)超100 G OTN高速率信號的傳輸。FlexO通過多路綁定技術實現(xiàn)5G高速信號的傳輸，使得5G光傳送網(wǎng)這個“大動脈”變得更強大、更靈活、更智能。在不久的將來，高速率200 G/400 G光模塊成熟后，通過FlexO技術還可以將OTUCn信號拆分為m個大顆粒的OTUC2/OTUC4信號，映射到200 G/400 G FlexO Frame.最后采用多路光模塊綁定實現(xiàn)更高速率（T級別）的接入傳輸。

分段路由技術SR（Segment Routing）：SR是一種源路由轉發(fā)技術，即只需在網(wǎng)絡的入節(jié)點指定數(shù)據(jù)包要途經(jīng)的部分或全部節(jié)點和鏈路信息，其它途經(jīng)節(jié)點只需轉發(fā)，不需維護連接狀態(tài)。SR的這種原路由技術可直接應用在MPLS架構上，且對MPLS進行了優(yōu)化，讓網(wǎng)絡部署和維護變得更容易。降低了網(wǎng)絡連接的復雜度，提高了業(yè)務路由轉發(fā)效率，支撐 5G網(wǎng)絡實現(xiàn)海量連接的靈活調(diào)度。

5 結束語

2019年工信部已對運營商發(fā)放了5G牌照，至此我國已全面進入5G時代。面向5G的傳送網(wǎng)面臨大帶寬、低時延、網(wǎng)絡分片、靈活連接、高精度時間同步、組網(wǎng)架構變化等多方面的技術挑戰(zhàn)。靈活以太網(wǎng)（FlexE）、靈活光傳送網(wǎng)（FlexO）、分段路由（SR）等新技術為 5G承載提供了新的選擇。