孟 濤，魏賢虎

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210006）

0 引 言

伴隨5G業(yè)務(wù)深度覆蓋，現(xiàn)網(wǎng)同步傳輸網(wǎng)（Synchronous Transmission Nerwork，STN）已形成網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，中國電信在固移融合背景下，為實現(xiàn)IP城域網(wǎng)及無線回傳網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一承載，STN網(wǎng)絡(luò)將成為實現(xiàn)固移融合的重要組成，STN現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)存在問題，其經(jīng)濟性、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化方面仍需進行探討。

1 承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及問題

中國電信已在全國重要城市部署“Spine-Leaf”新型城域網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)覆蓋主要核心匯聚層物理節(jié)點。在無線業(yè)務(wù)承載方面，將STN網(wǎng)絡(luò)通過波分或裸纖實現(xiàn)下掛邊緣控制層Leaf、核心層ER下掛Spine的組網(wǎng)架構(gòu)，即STN-B至ER間采用Spine-Leaf承載；在有線業(yè)務(wù)承載方面，數(shù)據(jù)中心交換機（Data Center Switch，DCSW）改為下掛邊緣控制層Leaf設(shè)備[1]。現(xiàn)網(wǎng)承載網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

1.1 現(xiàn)有承載網(wǎng)架構(gòu)5G回傳時延增加的問題

現(xiàn)有承載網(wǎng)架構(gòu)可滿足原IP承載網(wǎng)平滑過渡，網(wǎng)絡(luò)拓撲清晰，但是對于5G回傳STN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過Spine-Leaf設(shè)備后，增加了設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時延，進而增加整個鏈路時延，以下分析地市典型時延場景。

按照縣區(qū)STN-A至省會5GC核心網(wǎng)梳理時延，其中光纖單位公里5 μs/km、單設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時延按照100 μs計算，整個鏈路雙向時延為7.82ms，其中光纖帶來的時延占比86.5%，按照5G低時延業(yè)務(wù)毫秒級需求，5G核心網(wǎng)需按照新型業(yè)務(wù)發(fā)展適時下沉至地市[2]。普通地市時延場景如圖2所示。

1.2 5G DU/CU集中設(shè)置引起的配套壓力的問題

5G承載網(wǎng)STN經(jīng)過建設(shè)發(fā)展，目前已經(jīng)形成3類典型場景，分別為主城區(qū)大型綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)、城區(qū)小型綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合業(yè)務(wù)區(qū)接入?yún)^(qū)，各場景組網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。

（1）城區(qū)大型綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)中，集中設(shè)置點所掛5G 分布單元/集中單元（Distributed Unit/Centralized Unit，DU/CU）設(shè)備多達百臺，按照單臺STN-A設(shè)備下掛5～10個DU/CU計算，該類型綜合業(yè)務(wù)區(qū)需要部署10多臺STN-A2設(shè)備，同局站配置大量低性能STN-A設(shè)備，設(shè)備總造價高，消耗機房動力及裝機資源，同時STN-A設(shè)備為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用50G裸纖組網(wǎng)，消耗中繼光纜纖芯多達幾十芯；成環(huán)光路跳接點多，雙路由難以保證，存在成片掉站的可能性。

（2）城區(qū)小型綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)中，集中設(shè)置點所掛5G DU/CU設(shè)備在20臺左右，STN-A設(shè)備配置2～3臺，環(huán)網(wǎng)中節(jié)點數(shù)較少，可滿足近期使用，但中遠期規(guī)劃方面，隨著5G深覆蓋，城區(qū)小型綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)同樣會面臨5G DU/CU設(shè)備部署達百臺情況。

（3）鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)中，集中設(shè)置點所掛5G DU/CU設(shè)備在10臺以內(nèi)，STN-A設(shè)備配置1～2臺；STN-B設(shè)備均部署于縣區(qū)雙核心機房，未下沉至鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合業(yè)務(wù)局站，同時STN-A成環(huán)采用50G非標速率，波分無法提供底層通道，導致接入環(huán)網(wǎng)下掛設(shè)備數(shù)量多，占用大量局間中繼，且光路質(zhì)量不佳，影響業(yè)務(wù)響應(yīng)[3]。

各業(yè)務(wù)場景能力及資源需求情況如表1所示。

表1 各業(yè)務(wù)場景能力及資源需求情況表

1.3 STN-B設(shè)備下沉限制條件多，同時無法體現(xiàn)經(jīng)濟性

針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)級郊區(qū)場景，STN-B設(shè)備下沉理論上可解決STN-A設(shè)備成環(huán)問題，使成環(huán)更靈活。但STN-B回傳至Leaf設(shè)備及STN-B設(shè)備互聯(lián)間需采用波分承載，速率為100 Gb/s，現(xiàn)階段鄉(xiāng)鎮(zhèn)業(yè)務(wù)局站無法提供該速率波分鏈路。同時，即便STN-B下沉，受限鄉(xiāng)鎮(zhèn)間環(huán)形中繼光纜條件，所帶鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量有限，無法體現(xiàn)STN-B設(shè)備強大收斂能力，徒增波分及STN-B設(shè)備投資，經(jīng)濟性很差。

2 打造面向綜合業(yè)務(wù)承載STN新型網(wǎng)絡(luò)

基于現(xiàn)網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)現(xiàn)狀，結(jié)合新型城域網(wǎng)建設(shè)的契機，以STN和Spine-Leaf網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)無線、有線、政企融合承載的新型承載網(wǎng)絡(luò)，可解決以上陳訴網(wǎng)絡(luò)痛點，同時大大提升網(wǎng)絡(luò)承載能力、安全性及經(jīng)濟性。

2.1 新型承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

新型承載網(wǎng)絡(luò)中原有STN-B匯聚層設(shè)備升級為B-Leaf設(shè)備，同時引入大容量A設(shè)備覆蓋大型綜合業(yè)務(wù)局站，暫時稱之為A-Leaf設(shè)備，設(shè)備平臺可采用200G路由器平臺，提供匯聚DCSW、政企、5G DU/CU設(shè)備接入所需的GE/10GE/25GE/50GE多速率接口。相鄰大型綜合業(yè)務(wù)區(qū)采用A-Leaf設(shè)備成環(huán)，線路側(cè)采用100G端口，收納本業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)5G、寬帶業(yè)務(wù)及小型業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)STN-A成環(huán)需求。優(yōu)化后的新型承載網(wǎng)絡(luò)如圖4所示[4]。

2.2 新型承載方案優(yōu)勢

（1）網(wǎng)絡(luò)平滑過渡：保持現(xiàn)網(wǎng)新型城域網(wǎng)架構(gòu)，僅優(yōu)化接入設(shè)備和接入方式，對數(shù)據(jù)配置和設(shè)備維護不產(chǎn)生新的負擔，可以實現(xiàn)平滑過渡。

（2）節(jié)約光纜纖芯：網(wǎng)絡(luò)層次清晰，拓撲簡單，可節(jié)約大量中繼及主干光纜纖芯使用。

（3）更高的安全性：新型A-Leaf以上層次設(shè)備均以波分、雙物理路由裸纖或業(yè)務(wù)雙歸屬3層保護，出現(xiàn)業(yè)務(wù)阻斷概率極低，同時對業(yè)務(wù)量大的節(jié)點以雙接入環(huán)的方式，可以避免設(shè)備硬件故障導致的節(jié)點性阻斷。

（4）靈活的承載力：接入設(shè)備可配置GE、10GE、50GE等豐富接口，可滿足無線、有線、政企等綜合業(yè)務(wù)承載，可行形成一張網(wǎng)承載能力，并通過板卡擴容實現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活開通。

（5）更優(yōu)的經(jīng)濟性：一張網(wǎng)承載后，原有獨立的IP承載專網(wǎng)和STN無線承載專網(wǎng)實現(xiàn)融合承載，可從優(yōu)化前后進行經(jīng)濟性比較，以綜合業(yè)務(wù)局站為單位，有線需承載DCSW上行，無線按照64個5G DU/CU端口為例進行比較[5]。

優(yōu)化前分別承載網(wǎng)絡(luò)，配置A設(shè)備8套、波分鏈路2條、中繼纖芯20芯，單綜合業(yè)務(wù)局站造價為45.19萬。優(yōu)化前STN配置造價信息如表3所示。

表3 優(yōu)化前STN配置造價信息

優(yōu)化后分別承載網(wǎng)絡(luò)，配置A-Leaf設(shè)備1套、中繼纖芯2芯，單綜合業(yè)務(wù)局站造價為38.06萬。優(yōu)化后綜合承載造價信息如表4所示。

表4 優(yōu)化后綜合承載造價信息

按照典型城市350個綜合業(yè)務(wù)局站計算，預(yù)計優(yōu)化后全網(wǎng)節(jié)約投資2 495.5萬，同時可緩解機房裝機、動力及纖芯資源等配套壓力。

3 結(jié) 論

隨著5G產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和完善，同時結(jié)合中國電信固移融合的背景，按需進行STN承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，不僅可以實現(xiàn)高安全性的綜合業(yè)務(wù)承載，同時還能體現(xiàn)更優(yōu)的經(jīng)濟效益，即優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)以更低的資源消耗帶來更高效益，實現(xiàn)節(jié)能減排，響應(yīng)國家雙碳口號。