5G下的PTN组网解决方案

国内三大运营商均计划于2020年商用5G，未来网络朝着低时延、大容量、高带宽、广接入的方向发展已毋容置疑。当前的传送网架构，从城域到省干多选用烟囱式纵向结构，这种架构适用于核心网设备集中化布局的4G网络，但因为它时延高、扩展性差、建设成本高等缺点，将无法满足5G网络的发展。5G时代PTN网络是在现网基础上扩容改造，还是新建具备分片等特殊功能的PTN平台，均是当前面临的重大问题[1]。目前最为紧迫的问题是，部分客户有5G业务需要上线，在现网情况下如何快速部署该部分业务，已迫在眉睫。

1 、5G业务紧急需求

以某市政府需求为例，某市需要紧急开通两种业务，一是在本市景区布局5G基站和全景摄像头，在政务中心通过VR设备观看及体验景区风景；二是在本市高铁站布局16块大屏幕，采用超高清4K模式实时播放新闻、火车运行情况、本市宣传片等。具体业务模型如图1.1所示。

图1.1 5G业务分类及应用场景

2 、快速开5G基站的规划

5G的建设有两种架构：NSA架构和SA架构。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输，其部署可被视为在现有4G网络上增加新型载波进行扩容。基于SA架构的5G是独立组网的5G，SA是采用崭新设计思路的全新架构，在引入全新网元与接口的同时，还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术，再与全新的5G NR空口技术结合[2]。根据无线5G设备供应情况，目前仅能采用NSA架构紧急开站[3]。业务一和业务二的开站方式如图2.1和2.2所示。

图2.1 景区VR直播实现方式

图2.2 16路高清视频实现方式

5G基站的站址选择上，尽量利旧4G基站新增5G天线和相关BBU、DU、CU等，站间距350米左右为宜，站址平均带宽2.5G。

3 、PTN网络部署策略

省内PTN网络分为省干侧和城域网侧两级架构，省干侧为三层PTN设备组网，而城域网侧为三层和二层PTN设备混合组网。假设目前该地市PTN网络架构如图3.1所示，省干侧PTN均为3层设备，城域网侧只有地市核心节点为2转3设备。带宽规划上，省干侧带宽为N*100G，核心层带宽为N*10G，汇聚层带宽为N*10G，接入层带宽为GE或10GE。为快速部署少量5G站点业务，可通过现网扩容和新建两种方案实现。

图3.1 某地市PTN网络结构图

3.1 扩容方案

基于现在的组网架构，因带宽需求，涉及5G站点的接入环需升级为10GE环或50GE环，涉及5G站点的汇聚环需升级为100GE环或200GE环，核心层因现网均已经改造为N*100GE带宽，故核心层暂不改造。5G核心网与L3核心层PTN对接，5G基站通过10GE端口与接入层PTN设备相连，如下图所示：

图3.2 某地市PTN扩容方案组网图

该方案汇聚层仅需通过扩容单板来实现，接入层需扩容或者新建部分站点来实现。网管仍采用现有4G网管，5G站点IP地址与现网4G站点IP地址位于同一网段。整体而言开站时间非常快，符合预期需求。

3.2 新建方案

基于现网的架构改造，虽然简洁快速，但是现网设备无法支持5G新特性，如FlexE特性。因此，如果不仅考虑开5G基站，还希望通过建设5G站点测试5G网络新特性，则建议通过新建网络完成5G业务部署。新建网络一方面可以测试5G新特性，另一方面不会对现网设备及数据造成任何干扰和影响。但新建网络周期较长，不利于快速开站。新建方案具体组网如3.3所示。

图3.3 某地市PTN新建方案组网图

新建方案采用端到端的L3设备，增强5G站间协同，提高横向流量转发效率，降低时延。接入层采用50GE组网，汇聚层采用200GE组网，汇聚到核心层根据用户数采用100GE口字型组网，省核心L3与5G核心网采用N+N 10GE对接。

5G即将来临，下一代网络的发展正面临着挑战，各种不断涌现的新兴业务不断刷新对承载网络的技术要求，传统的业务调度模式已经跟不上业务的发展，以智能化为核心的网络重构将是大势所趋。本文针对快速开站情况提出了两种方案，其中扩容方案可满足非切片业务的快速开站需求，新建方案可满足5G长期发展的建设需求，为以后5G规模建网提供了思路。

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