本文通過(guò)分析目前LTE網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及傳輸承載的實(shí)現(xiàn)方案，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程以及承載網(wǎng)的技術(shù)性能要求，清晰把握高帶寬基站需求下傳輸網(wǎng)絡(luò)的重要性及建設(shè)的困難。本文就針對(duì)移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)的需求，對(duì)中國(guó)移動(dòng)、電信和聯(lián)通的PTN、IPRAN網(wǎng)絡(luò)的改造、OTN網(wǎng)絡(luò)下沉升級(jí)等進(jìn)行具體闡述，以期為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的順利開(kāi)展帶來(lái)啟示。

　　【關(guān)鍵詞】LTE5GPTNIPRANOTN承載網(wǎng)

　　通信工程師論文范文：探討數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)上的通信網(wǎng)絡(luò)

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了高速發(fā)展，并逐漸向著數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，對(duì)人民群眾的生活生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。下面文章簡(jiǎn)單論述了數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展情況以及通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)基于數(shù)字電子技術(shù)下發(fā)展的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行分析，希望通過(guò)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用研究，為該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供方案參考。

　　隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的成熟和5G時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)通信面臨著各種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，承載網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要部分，也將面臨技術(shù)的升級(jí)換代，PTN、IPRAN將面臨升級(jí)、OTN網(wǎng)絡(luò)將下沉，承載網(wǎng)將提供更大的帶寬、更小的時(shí)延、更靈活的配置。

　　1LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及承載網(wǎng)方案

　　LTE是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，于2004年12月在3GPP多倫多會(huì)議上正式立項(xiàng)并啟動(dòng)。LTE系統(tǒng)引入了OFDM和MIMO等關(guān)鍵技術(shù)，顯著提升了頻譜效率和數(shù)據(jù)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(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋也顯著提升。2013年12月4日，工信部分別向三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)了4G運(yùn)營(yíng)牌照，拉開(kāi)了我國(guó)4G建設(shè)運(yùn)營(yíng)的序幕。2013年-2017年中國(guó)移動(dòng)新建LTE基站150萬(wàn)個(gè)，TD-LTE用戶規(guī)模也超過(guò)7億。

　　2019年，隨著5G建設(shè)初期開(kāi)啟，運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)投資重新進(jìn)入增量周期。運(yùn)營(yíng)商將增設(shè)5G無(wú)線端，疊加做厚4G網(wǎng)絡(luò)，依托現(xiàn)有的站址資源、做厚網(wǎng)絡(luò)容量層。當(dāng)前傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)LTE承載主要有兩種方式：PTN以及IPRAN。PTN依賴的是MPLS技術(shù)，MPLS技術(shù)可以提供二層業(yè)務(wù)，并對(duì)三層協(xié)議進(jìn)行支持。而IPRAN則更多地偏向于對(duì)用戶IP和個(gè)性化的滿足，IPRAN路由器直接承載各類IP業(yè)務(wù)，通過(guò)偽線仿真技術(shù)的鑒別，保證用戶信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�性。TD-LTE中的E-NodeB基站總傳輸帶寬需求具體計(jì)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(qū)數(shù)+S1控制平面帶寬需求+X2控制平面帶寬需求+其他開(kāi)銷帶寬。

　　計(jì)算的是一個(gè)TD-LTE基站的峰值傳輸帶寬需求，實(shí)際規(guī)劃中一般計(jì)算基站的保證帶寬需求。保證帶寬的計(jì)算有采用多種方式，可根據(jù)平均值和峰值配比進(jìn)行計(jì)算。單扇區(qū)的3:1時(shí)隙時(shí)用戶面的峰值為104.5Mbps，平均值為26Mbps。按峰值、平均值1:2進(jìn)行計(jì)算，S111基站需要的帶寬為：(104Mbps+2×26Mbps+3+1)×1.05=168Mbps。中國(guó)移動(dòng)城域傳送網(wǎng)建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)中對(duì)于接入層的規(guī)范如下：城區(qū)PTN接入環(huán)應(yīng)以單層環(huán)或環(huán)帶短支鏈結(jié)構(gòu)為主，單個(gè)接入環(huán)上的基站站址數(shù)建議為6-8個(gè)，最大不超過(guò)10個(gè);鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域，PTN接入環(huán)還可采用2級(jí)接入環(huán)帶短支鏈的結(jié)構(gòu)，單個(gè)接入環(huán)上的基站站址數(shù)建議為6-10個(gè)，最大不超過(guò)15個(gè)。

　　25G網(wǎng)絡(luò)及承載的挑戰(zhàn)

　　5G網(wǎng)絡(luò)是指在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的第五代網(wǎng)絡(luò)，與之前的四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比較而言，5g網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出更強(qiáng)的功能，并且理論上其傳輸速度能夠達(dá)到數(shù)十Gbps，這種速度是4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的幾十倍。5G承載網(wǎng)的建設(shè)任務(wù)將面臨巨大的挑戰(zhàn)，它要把地域分布非常廣泛的宏站，以及和DU、CU分離的無(wú)線網(wǎng)元與5G核心網(wǎng)連接起來(lái)，由于5G核心網(wǎng)常位于省干或城域核心機(jī)房，因此5G承載分成了省內(nèi)干線、城域核心層、匯聚層和接入層等。5G第一個(gè)挑戰(zhàn)就是帶寬需求，根據(jù)5G低頻站和高頻站的典型配置參數(shù)，按照NGMN的基站帶寬計(jì)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(gè)10GE接口，高頻站需要2個(gè)10GE接口或1個(gè)25GE接口。為了承載5G，接入環(huán)的線路速率將達(dá)到25G/50G/100G，匯聚核心層的帶寬需求將超過(guò)100G，匯聚核心層設(shè)備之間需多個(gè)100G/200G/400G鏈路互連。第二個(gè)挑戰(zhàn)就是時(shí)延，3GPP要求eMBB業(yè)務(wù)用戶面時(shí)延小于4ms，控制面時(shí)延小于10ms;uRLLC業(yè)務(wù)用戶面時(shí)延小于0.5ms，控制面時(shí)延小于10ms。4G、5G前傳將采用光纖直驅(qū)，承載節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延20us~50us量級(jí)，要盡可能降低承載節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。第三個(gè)挑戰(zhàn)是高精度時(shí)間同步，5G基本業(yè)務(wù)同步需求與4G相當(dāng)，均為3us;5G協(xié)同業(yè)務(wù)需求指標(biāo)：65ns/130ns/260ns/3us;少量百納秒量級(jí)的時(shí)間同步要求需基于前傳網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步。

　　3移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)的改造和升級(jí)方案

　　5G承載網(wǎng)將需要帶寬、時(shí)延、同步三大性能指標(biāo)支撐，大帶寬主要體現(xiàn)在5G前傳、中傳、回傳三部分，超低時(shí)延的需求主要集中在前傳、中傳部分，對(duì)高精度時(shí)間同步，特別是基站間協(xié)同如載波聚合，主要集中在前傳和中傳部分。對(duì)于5G承載網(wǎng)來(lái)說(shuō)，靈活路由是基本要求。網(wǎng)絡(luò)中南北向流量為主，東西向流量較少，無(wú)需建立全mesh連接，帶寬、時(shí)延是核心競(jìng)爭(zhēng)力，光層提升核心性能，增強(qiáng)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能滿足靈活性需求。5G中回傳承載方案，主要包括對(duì)PTN、OTN、IPRAN等現(xiàn)有技術(shù)框架的改造。

　　從宏觀上來(lái)說(shuō)，5G承載網(wǎng)是在4G承載網(wǎng)現(xiàn)有技術(shù)框架的基礎(chǔ)上，通過(guò)“技術(shù)升級(jí)、設(shè)備改造”的方式，通過(guò)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力的全面強(qiáng)化。OTN是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是通過(guò)G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”。OTN在光網(wǎng)絡(luò)中一直扮演著重要的角色，它的透明傳送、完善的OAM、保護(hù)等功能，可以滿足新型業(yè)務(wù)對(duì)于業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求。

　　隨著5G新業(yè)務(wù)的發(fā)展，接入業(yè)務(wù)帶寬需求飛速增長(zhǎng)，OTN下沉部署成為大勢(shì)所趨，構(gòu)建一個(gè)涵蓋城域接入層、匯聚層、核心層以及長(zhǎng)途干線層的端到端OTN網(wǎng)絡(luò)，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。以國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的5G中回傳承載網(wǎng)方案為例，基本上都是在現(xiàn)有方案上進(jìn)行加強(qiáng)和改良，同時(shí)實(shí)現(xiàn)OTN下沉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)5G的支持。首先看實(shí)力最強(qiáng)的中國(guó)移動(dòng)，移動(dòng)提出了自主創(chuàng)新的SPN解決方案。SPN就是SlicingPacketNetwork，切片分組網(wǎng)。

　　中國(guó)移動(dòng)的4G承載網(wǎng)是基于PTN的，而SPN基于以太網(wǎng)傳輸架構(gòu)，繼承了PTN傳輸方案的功能特性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了增強(qiáng)和創(chuàng)新。SPN可以認(rèn)為是在以太網(wǎng)上“升級(jí)”一個(gè)光接口，充分利用現(xiàn)在成熟的以太網(wǎng)生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)比較高的性價(jià)比。移動(dòng)竭力推動(dòng)SPN的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，還大力扶持SPN上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。在它的努力下，SPN技術(shù)發(fā)展很快，產(chǎn)業(yè)鏈也日趨完整。中國(guó)電信在5G承載領(lǐng)域主推M-OTN方案。M-OTN(Mobile-optimizedOTN)是面向移動(dòng)承載優(yōu)化的OTN技術(shù)。電信擁有非常完善和強(qiáng)大的OTN光傳送網(wǎng)絡(luò)，它在光傳輸網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施方面還是很有優(yōu)勢(shì)的，帶寬資源也非常充足。

　　中國(guó)聯(lián)通由于傳輸資源和建設(shè)資金的缺陷，希望利舊IPRAN系統(tǒng)，節(jié)約投資。但現(xiàn)有IPRAN技術(shù)是不可能滿足5G要求的，僅帶寬就無(wú)法承載5G網(wǎng)絡(luò)，所以聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)在切片承載技術(shù)、隧道技術(shù)、智能維護(hù)技術(shù)方面也有很大的改進(jìn)和創(chuàng)新。中國(guó)聯(lián)通一直都在做IPRAN2.0規(guī)范的功能驗(yàn)證和性能測(cè)試，目前進(jìn)展較為順利，正在穩(wěn)步推進(jìn)中。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)通信面臨著各種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，承載網(wǎng)建設(shè)作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要部分，也將面臨著技術(shù)的升級(jí)換代，各運(yùn)營(yíng)商將結(jié)合各種的優(yōu)勢(shì)，部署各種新技術(shù)迎接新通信時(shí)代。