黃銘鋒（中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200050）

0 前言

進(jìn)入2019 年，5G 已經(jīng)從研究開發(fā)，逐步邁入規(guī)模建設(shè)的門檻，幾大運(yùn)營商經(jīng)過前期的5G 試點(diǎn)，對不同的傳輸方案進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證，這些傳輸方案包括IPRAN、IPRAN+PeOTN、SPN、MOTN 等，其中IPRAN 傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟、成本較低，在5G 傳輸上都具有較大的優(yōu)勢，但是IPRAN 傳輸網(wǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備規(guī)模龐大、設(shè)備型號各異。因此，非常有必要對5G 傳輸特性進(jìn)行分析，針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況，提出具體的規(guī)劃方法。

1 5G傳輸需求

5G 三大主要應(yīng)用方向是超大帶寬（eMBB）、超低時(shí)延（uRLLC）、超大連接（mMTC），結(jié)合5G頻譜頻率較高的現(xiàn)實(shí)情況，5G 站點(diǎn)將會出現(xiàn)密度高、容量大等特點(diǎn)，這就要求傳輸網(wǎng)必須具備靈活、高效、智能的特性。

1.1 傳輸協(xié)議

5G 傳輸?shù)娜笾饕夹g(shù)包括EVPN（Ethernet VPN）、SR（Segment Routing）、Flex-E。

EVPN 技術(shù)是下一代的Ethernet L2 VPN 解決方案，通過引入BGP 協(xié)議承載MAC 可達(dá)信息，從控制平面學(xué)習(xí)遠(yuǎn)端MAC 地址，將IP VPN 的技術(shù)優(yōu)勢運(yùn)用到以太網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)控制和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離的目標(biāo)。EVPN 技術(shù)從業(yè)務(wù)層面區(qū)分，包括EVPN L2 VPN、EVPN L3 VPN。在IPRAN 承載網(wǎng)絡(luò)中，建議采用EVPN L2 VPN 替代傳統(tǒng)的L2 VPN 專線。采用EVPN L3 VPN替代HoVPN 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各承載協(xié)議向EVPN統(tǒng)一，簡化運(yùn)維。

SR 技術(shù)目前包括SR-BE 與SR-TE 2 種。對于5G S1 業(yè)務(wù)，屬于確定性路徑業(yè)務(wù)，可部署端到端的SRTE 隧道，在IPRAN 網(wǎng)絡(luò)接入、匯聚、核心層級設(shè)備之間，部署分段SR-TE 隧道。對于5G eX2 業(yè)務(wù)，存在路徑不確定性，建議部署SR-BE 隧道，IPRAN 網(wǎng)絡(luò)接入、核心匯聚層分屬不同的IGP 域，域內(nèi)節(jié)點(diǎn)間自動生成Full-mesh的SR-BE隧道。

Flex-E 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)硬切片的技術(shù)方案之一，通過建立端到端的Flex-E 硬管道，提供低時(shí)延、低抖動、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，由于Flex-E 技術(shù)存在設(shè)備硬件要求，標(biāo)準(zhǔn)化工作尚在完善，在IPRAN 承載網(wǎng)絡(luò)初期可采用VPN+DSCP 方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)軟切片，在Flex-E技術(shù)條件具備后，按需部署硬切片特性。

1.2 傳輸帶寬

根據(jù)典型的站點(diǎn)配置分析，提取分析單站流量峰值和均值。站點(diǎn)理論流量模型分析如表1所示。

5G 前期采用NSA 建設(shè)方案，4G/5G 基站共站址建設(shè)，共站均值3.21G（3.09G+0.12G），共站峰值6.075G（5.77G+0.305G）。

表1 4G/5G站點(diǎn)理論流量模型分析

目前基站承載方案主要分為C-RAN 和D-RAN 方式，下面針對不同承載方式，按照接入環(huán)下掛基站的均值站∶峰值站=7∶1，考慮30%的站點(diǎn)容量負(fù)荷比，接入層∶匯聚層∶核心層帶寬收斂比為8∶2∶1，接入環(huán)、匯聚環(huán)、核心環(huán)的典型容量需求如表2所示。

1.3 傳輸時(shí)延

5G 低時(shí)延特性，主要為滿足特殊場景下的用戶體驗(yàn)需求。現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)平均端到端時(shí)延約為幾十毫秒，5G 提出了端到端的毫秒級時(shí)延要求，5G 低時(shí)延技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，需要通過承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平、控制轉(zhuǎn)發(fā)分離、核心網(wǎng)功能下沉、移動邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片等手段對時(shí)延進(jìn)行優(yōu)化，以靈活應(yīng)對不同業(yè)務(wù)的時(shí)延要求。

IPRAN 承載網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延特性，主要和業(yè)務(wù)端到端轉(zhuǎn)發(fā)處理設(shè)備數(shù)量、光纜傳輸距離有關(guān)，通過采用低時(shí)延業(yè)務(wù)直通調(diào)度和搶占轉(zhuǎn)發(fā)資源的技術(shù)，可以大大減少IPRAN 設(shè)備時(shí)延，達(dá)到幾十μs，光纜傳輸時(shí)延為5 μs/km。因此為達(dá)到5G 毫秒級的時(shí)延需求，需要減少網(wǎng)絡(luò)層級，從而盡可能減少端到端經(jīng)過的設(shè)備數(shù)量，同時(shí)減少光纜傳輸距離。

表2 IPRAN承載網(wǎng)理論流量模型分析

綜上所述，5G 承載網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)需求主要包括帶寬、時(shí)延、三層靈活部署、時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)切片、智能運(yùn)維等方面。在IPRAN 規(guī)劃過程中，需要制定IPRAN 承載5G的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)有IPRAN網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備進(jìn)行分析，從而制定最優(yōu)的方案。

2 IPRAN規(guī)劃方法

按照問題導(dǎo)向、目標(biāo)引領(lǐng)、具體規(guī)劃的總體思路，下面具體介紹面向5G的IPRAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。

2.1 現(xiàn)狀問題概述

現(xiàn)有IPRAN 承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于建網(wǎng)初期的機(jī)房、光纜資源受限，部分區(qū)域延續(xù)了MSTP 的組網(wǎng)特性，以核心、匯聚、接入構(gòu)建大環(huán)為主，典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。圖1 所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在面向5G 承載時(shí)，存在以下突出問題。

核心層：核心設(shè)備較多，雙節(jié)點(diǎn)雙平面結(jié)構(gòu)，匯聚環(huán)掛接核心設(shè)備不統(tǒng)一，影響業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。

匯聚層：未實(shí)現(xiàn)分匯聚區(qū)“口字型”組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，存在較多跨匯聚區(qū)的大匯聚環(huán)，環(huán)路整環(huán)擴(kuò)容成本較高。

圖1 IPRAN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀拓?fù)涫疽鈭D

接入層：未實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)內(nèi)綜合業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備獨(dú)立組網(wǎng)，接入大環(huán)較為普遍，難以滿足后續(xù)BBU集中后的接入環(huán)路容量要求。

此外，IPRAN1.0 設(shè)備型號還存在無法滿足5G 特性的情況，需要進(jìn)行升級替換，主要表現(xiàn)為：

a）設(shè)備硬件端口能力或軟件無法升級支持5G 特性，需整機(jī)替換。

b）設(shè)備硬件端口能力和軟件可升級支持5G 特性，需替換交換板，現(xiàn)有部分業(yè)務(wù)板卡無法繼續(xù)使用，需要進(jìn)行替換。

2.2 規(guī)劃思路和目標(biāo)

通過對5G 需求和IPRAN 現(xiàn)狀分析，制定了IPRAN 承載網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)結(jié)構(gòu)，即基于現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)，以垂直分層、水平分區(qū)為基本思路，在匯聚區(qū)、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)內(nèi)，以匯聚機(jī)房、綜合業(yè)務(wù)接入機(jī)房為網(wǎng)絡(luò)支點(diǎn)，充分利舊和優(yōu)化現(xiàn)有IPRAN1.0 網(wǎng)絡(luò)，對無法支持5G的設(shè)備采用新建IPRAN2.0（下一代IPRAN）或替換的方式，形成面向5G的IPRAN承載拓?fù)淙鐖D2所示。

為滿足5G技術(shù)協(xié)議、帶寬、時(shí)延要求，根據(jù)前文的需求測算，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和環(huán)路節(jié)點(diǎn)規(guī)模予以確定，同時(shí)基于TCO 最優(yōu)目標(biāo)，在充分利用現(xiàn)網(wǎng)可用資源情況下，考慮滿足目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和新建方法，歸納為3類較為典型的組網(wǎng)情況。

a）區(qū)內(nèi)沒有二級匯聚1.0 設(shè)備，CRAN 點(diǎn)2.0 設(shè)備獨(dú)立組環(huán)，DRAN 站點(diǎn)2.0 設(shè)備組環(huán)或零星單鏈掛接，環(huán)上設(shè)備節(jié)點(diǎn)不超過4 個(gè)，DRAN 站點(diǎn)2.0 設(shè)備環(huán)上節(jié)點(diǎn)不超過8個(gè)。

b）區(qū)內(nèi)有二級匯聚1.0 設(shè)備，充分利舊用于5G，CRAN 點(diǎn)2.0 設(shè)備獨(dú)立組環(huán)，DRAN 站點(diǎn)2.0 設(shè)備和接入1.0設(shè)備零星單鏈掛接。

2.3 具體規(guī)劃方法

5G 應(yīng)用的場景主要分為面向企業(yè)（2B）和面向用戶（2C）。其中2B 業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)需求節(jié)點(diǎn)在地理上較為分散，呈現(xiàn)多片區(qū)分布特點(diǎn)。2C 業(yè)務(wù)，業(yè)界已經(jīng)發(fā)布多款5G 手機(jī)，但是整體數(shù)量較少，價(jià)格偏高，預(yù)計(jì)5G手機(jī)在2020 年才會規(guī)模出貨。因此5G 規(guī)模建網(wǎng)存在時(shí)間節(jié)點(diǎn)的不確定性，IPRAN規(guī)劃務(wù)必結(jié)合5G建網(wǎng)規(guī)模節(jié)奏，建議針對不同地區(qū)不同場景，制定相適應(yīng)的策略。下面通過各步驟描述，詳細(xì)闡述規(guī)劃方法。

圖2 5G承載網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)拓?fù)鋱D

2.3.1 點(diǎn)面匹配，按區(qū)歸類

第1 步：通過獲取5G 站點(diǎn)的站址經(jīng)緯度，與基礎(chǔ)架構(gòu)的匯聚區(qū)、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的圖層進(jìn)行匹配，展示地圖如圖3所示。

圖3 5G站點(diǎn)的站址展示地圖

第2 步：分析5G 站點(diǎn)歸屬匯聚區(qū)、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)情況，如表3所示。

第3 步：以匯聚區(qū)、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)為單元，分區(qū)進(jìn)行5G站點(diǎn)規(guī)模分布統(tǒng)計(jì)分析，如表4所示。

2.3.2 分層分區(qū)，量身規(guī)劃

2.3.2.1 接入層規(guī)劃

股骨頸骨折術(shù)后要恢復(fù)患者髖關(guān)節(jié)功能，需配合有效的功能鍛煉。常規(guī)功能康復(fù)訓(xùn)練對于老年術(shù)后患者應(yīng)用效果有限［1］。并且大多數(shù)老年患者術(shù)前多合并糖尿病、高血壓等疾病，長期臥床更易導(dǎo)致肌肉萎縮、下肢深靜脈血栓等并發(fā)癥發(fā)生。所以，在本研究中，針對手術(shù)治療的股骨頸骨折患者應(yīng)用階段性康復(fù)功能訓(xùn)練，以期提高患者預(yù)后，現(xiàn)報(bào)告如下。

5G 站點(diǎn)主流傳輸接入接口為10GE 端口，現(xiàn)網(wǎng)IPRAN 接入設(shè)備的業(yè)務(wù)端口一般以GE/10GE 接口為主，但是10GE 端口能力提供較弱，一般用于5G 小規(guī)模站點(diǎn)按照DRAN 模式建設(shè)。因此，需對現(xiàn)網(wǎng)IPRAN 接入設(shè)備能力進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)模板如表5所示。

表3 歸屬匯聚區(qū)、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)情況

表4 5G站點(diǎn)規(guī)模分布統(tǒng)計(jì)

現(xiàn)階段IPRAN2.0 接入設(shè)備的業(yè)務(wù)端口可支持到更多的10GE，每端設(shè)備可接入5G 站點(diǎn)規(guī)模超過10個(gè)，能夠滿足5G 大規(guī)模站點(diǎn)按照CRAN 模式建設(shè)的需要，但是從建設(shè)成本考慮，一般建議在充分利舊現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，對無法滿足需求的區(qū)域才進(jìn)行新建或替換。

按照基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)劃，如某綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)內(nèi)平均有A個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，區(qū)內(nèi)有S個(gè)5G 站點(diǎn)，5G 站點(diǎn)平均流量為LGbit/s，綜合業(yè)務(wù)接入機(jī)房每端接入設(shè)備經(jīng)過升級后支持N個(gè)5G 站點(diǎn)接入。當(dāng)5G 站點(diǎn)規(guī)模超過綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)內(nèi)IPRAN1.0 設(shè)備的接入能力時(shí)（5G 站點(diǎn)＞A×N個(gè)），選取新建IPRAN2.0 接入環(huán)的模式。當(dāng)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)內(nèi)5G 站點(diǎn)規(guī)模不超過綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)內(nèi)IPRAN1.0設(shè)備的接入能力時(shí)（5G站點(diǎn)≤A×N個(gè)），選取現(xiàn)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)內(nèi)的IPRAN1.0 設(shè)備進(jìn)行5G接入，當(dāng)5G流量（S×L）超過傳輸接入環(huán)剩余容量門限時(shí)，首先通過裂環(huán)方式對現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如仍然無法滿足需求，需新建IPRAN2.0 接入環(huán)，以滿足5G傳輸帶寬需求。

表5 現(xiàn)網(wǎng)IPRAN接入設(shè)備能力統(tǒng)計(jì)

因此，通過分析現(xiàn)網(wǎng)IPRAN1.0 設(shè)備能力和規(guī)劃5G 站點(diǎn)規(guī)模情況，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和建設(shè)成本上考慮，總體上按照度超前、TCO成本最優(yōu)目標(biāo)承載的原則，選取合適的方案，形成方案表格模板（見表6）。

2.3.2.2 匯聚層規(guī)劃

對于5G傳輸接入環(huán)的上聯(lián)匯聚需求，在匯聚層同樣也有采用現(xiàn)網(wǎng)IPRAN1.0 設(shè)備擴(kuò)容結(jié)構(gòu)優(yōu)化或新建IPRAN2.0 接入環(huán)的方式。具體需從以下2 方面綜合考慮。

a）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：根據(jù)圍繞基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行建網(wǎng)的規(guī)劃思路，網(wǎng)絡(luò)匯聚層需要以匯聚區(qū)為單位，形成匯聚區(qū)內(nèi)2 端匯聚設(shè)備的“口”字型雙上聯(lián)至核心，從而實(shí)現(xiàn)垂直分層，水平分區(qū)的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)結(jié)構(gòu)，最大化發(fā)揮匯聚效率。因此，規(guī)劃需對現(xiàn)網(wǎng)保留匯聚設(shè)備未滿足的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對新增匯聚設(shè)備按照目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)。

b）設(shè)備性能：采用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備擴(kuò)容的方式，首先需要進(jìn)行設(shè)備硬件和軟件能力分析，判斷是否可以支持5G 傳輸。硬件上要求物理端口支持100G，對于端口支持最大速率僅10G 難以滿足規(guī)劃建網(wǎng)需求的設(shè)備，需要新增IPRAN2.0設(shè)備予以替換；對于軟件無法支持5G傳輸協(xié)議新特性，可以滿足5G初期eMBB大帶寬傳輸需求，但是無法滿足長遠(yuǎn)的5G 傳輸網(wǎng)絡(luò)要求的設(shè)備，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求采用現(xiàn)有設(shè)備軟件升級或新增IPRAN2.0設(shè)備予以替換，其中軟件升級需考慮由于現(xiàn)有設(shè)備的部分老型號板卡無法適配而需進(jìn)行替換的情況。

在規(guī)劃前，需要對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)研分析，展示匯聚層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)形成方案表格模板（見表7）。

表6 方案表格模板

表7 匯聚層方案表格模板

按照基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)劃，如某匯聚區(qū)內(nèi)規(guī)劃5G 站點(diǎn)M個(gè)，平均5G 站點(diǎn)流量為LGbit/s，匯聚區(qū)內(nèi)有Z個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)，接入層規(guī)劃方案有X個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)新增IPRAN2.0接入環(huán)。每個(gè)擴(kuò)容IPRAN1.0接入環(huán)的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)，會有10GE 端口上聯(lián)匯聚需求；每個(gè)新增IPRAN2.0接入環(huán)的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)，初期通過10GE 端口上聯(lián)匯聚，中期升級至25GE/50GE，遠(yuǎn)期升級至100GE。因此，匯聚層的規(guī)劃，需要從設(shè)備性能、傳輸流量和剩余端口進(jìn)行分析。

a）設(shè)備性能：建議對無法支持100GE 端口或無法支持軟件升級5G 特性的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行新增IPRAN2.0設(shè)備替換，避免后續(xù)對業(yè)務(wù)進(jìn)行大規(guī)模割接調(diào)整。

b）傳輸流量：在匯聚設(shè)備可支持100GE 端口的情況下，建議初期5G匯聚流量（M×L÷收斂比4）與其他業(yè)務(wù)流量之和不超過40GE 時(shí)，從建設(shè)成本考慮，可繼續(xù)采用多條10GE 鏈路捆綁方式；當(dāng)匯聚流量超過40GE時(shí)，采用擴(kuò)容100GE鏈路方式。

c）剩余端口：匯聚設(shè)備剩余可擴(kuò)容端口能力需滿足新增接入環(huán)上聯(lián)、匯聚互聯(lián)以及匯聚上聯(lián)的總需求。其中新增IPRAN2.0 接入環(huán)上聯(lián)端口需求為X 個(gè)（匹配具體接入環(huán)上聯(lián)端口類型），匯聚流量不超過40GE 情況下，匯聚互聯(lián)和上聯(lián)采用10GE 端口需求為M×L÷收斂比4÷10 個(gè)，匯聚流量超過40GE 情況下，匯聚互聯(lián)和上聯(lián)采用100GE 端口需求為M×L÷收斂比4÷100 個(gè)。當(dāng)設(shè)備端口無法滿足需求時(shí)，首先采用高密度端口板卡對原有低密度端口板卡進(jìn)行替換，從而釋放出槽位，當(dāng)仍然無法滿足需求時(shí)，需升級或新增能力更強(qiáng)的設(shè)備。

通過以上分析，形成匯聚層方案表格模板（見表8）。

2.3.2.3 核心層規(guī)劃

從流量轉(zhuǎn)發(fā)效率考慮，核心層一般采用雙核心結(jié)構(gòu)，當(dāng)雙核心設(shè)備無法滿足目標(biāo)匯聚上聯(lián)、核心互聯(lián)、核心上聯(lián)端口需求時(shí)，采用多核心結(jié)構(gòu)。核心設(shè)備的性能同樣從硬件和軟件2 方面考慮，物理端口需要支持100GE 且后續(xù)可升級為400GE，剩余槽位的端口能力至少可滿足3年規(guī)劃期內(nèi)的匯聚上聯(lián)、核心互聯(lián)、核心上聯(lián)端口需求，同時(shí)要求支持5G特性。

規(guī)劃前，需對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)研分析，展示核心層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)形成方案表格模板（見表9）。

核心層的規(guī)劃方法，同匯聚層規(guī)劃一樣，從設(shè)備性能、傳輸流量和剩余端口進(jìn)行分析，對模型參數(shù)進(jìn)行一定修改，此處不再贅述。

通過分析，形成核心層方案表格模板，如表10 所示。

表8 匯聚層方案表格模板

表9 核心層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備情況

表10 核心層方案表格模板

3 結(jié)束語

面向5G 的IPRAN 承載網(wǎng)是智能、高效、簡化等特點(diǎn)相結(jié)合的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，并全面支撐5G各個(gè)階段的業(yè)務(wù)特性，同時(shí)能夠兼顧現(xiàn)有業(yè)務(wù)，避免煙囪式建網(wǎng)，因此，在5G建設(shè)前需確定合理的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)，根據(jù)5G部署的總體節(jié)奏，總體規(guī)劃、適度超前、落地實(shí)施。