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■吴军（烽火通信科技股份有限公司 湖北 武汉 430205）
０． 引言
全球新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，以软件定义虚拟化、人工智能、大数据、区块链、云计算、物联网、5G为代表的新兴科技创造新经济形态-数字经济，正成为转型升级的重要驱动力。继2017年12月公布5G非独立组网标准后，2018年6月，3GPP批准了5G独立组网标准，5G产业具备全面冲刺的条件。全球5G建设将加速，5G规模商用渐行渐近，将深刻改变人们的生产和生活方式，也将深刻改变世界。5G承载网是5G网络系统中必不可少的重要组成部分，本文讨论5G承载网技术和网络架构的演进。 １． ５Ｇ网络架构演进对承载网的需求
为了满足未来移动互联网、物联网和云化业务的多样化业务需求，以及广覆盖、高容量、大连接、低时延、高可靠性等典型的应用场景，5G网络架构将会由传统的网络架构向支持多制式、多接入、更灵活的网络拓扑、更智能更高效的资源协同、云网协同和融合方向发展。而SDN(Software Defined Network，软件定义网络)和NFV(Network Function Virtualization，网络功能虚拟化)技术能很好地解决以上需求。5G网络架构演进如图1。
对于传统4G而言，4G核心网和应用一般部署在中心机房，BBU(Building Base Band Unit，室内基带处理单元)、RRU(Radio Remote Unit射频远端单元)均部署在，这时只有到核心网之间的回传。
当传统4G网络向C-RAN（Cloud Radio Access Network，云化的无线接入网络）演进时，BBU将上移至中心机房，形成BBU基带池，一个BBU可连接多个RRU。此时承载网除了原来的回传外，增加了RRU到核心网BBU间的前传。
4G C-RAN进一步向SDN/NFV架构的5G网演进时，首先，核心网络将分解为5G核心-控制和5G核心-用户两个部分；其次，BBU将进一步分裂为CU(Centralized Unit，集中单元)和DU(Distributed Unit，分布式单元)，其中CU处理非实时数据链路层层及以上层信息，而DU处理实时数据链路层协议及物理层信息，5G核心网的用户功能也下沉到DU，也就是移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)；第三，5G承载网也演变为云化DU到RRU的前传、云化CU到云化DU间的中传，以及CU到核心网间的回传。
在网络演进的同时，电信运营商的中心机房也重构为云数据中心。
PAGE 051图1：5G网络架构演进对承载网的需求
２． ５Ｇ承载网需求的关键技术与实现5G承载网的需求与关键技术及实现如图2。
图2：5G承载网关键技术及实现
如对于超大带宽需求，通过引入eCPRI(enhanced Common Public Interface，增强的公共无线分接口)，在用户网络侧采用N*25G接口速率，而在网络节点侧，接入层传输速率为25G/100G，汇聚层采用N*100G/400G速率，核心层采用400G或N*400G传输速率。为了实现灵活组网，通过SR(Segment Routing，段路由)技术解决海量连接、业务就近转发；通过引入SDN技术，实现对网络的灵活控制，云网协同；也包括引入MEC(Mobile Edge Computing，移动边沿计算)。为了一张网络能够同时承载三种典型的5G业务，必须端到端网络切片，在系统设备中引入Flex-O(Flexible OTN，灵活的OTN)，实现不同业务间的物理隔离，来实现差异化服务。
而对于超低时延需求，需要从光纤、光器件、系统架构、可编程器件、算法和组网策略各个环节来综
合实现，比如使用大有效面积超低损耗的单模光纤就是环节之一。
３． ５Ｇ承载网光器件、光系统技术要求及电信运营商的选择
3.1 5G承载网对光模块的技术要求
5G前传、中传、回传对光模块速率、传输距离及可能的封装形式的要求如图3。
图3：5G承载网对光模块的技术要求
厉剑
据国内电信运营商调研统计，5G前传、中传、回传的典型传输距离为100m～10Km，建设的初期25GE光模块需求量最大。
正方体的截面3.2 5G承载的光系统技术
5G承载中光传输系统技术有多种，可以归纳为5种：光纤直驱、无源WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)、OTN(Optical Transport Network，光传送
网)、WDM-PON(Passive Optical Network，无源光网络)和以太网。从光纤的角度这5种方式又可归纳为3种：1根光纤1个蜂窝、1根光纤1个站点、1根光纤多个站点。5种承载方式各有优缺点和不同的适用场景，比较如表1。
盘条
表1：5种承载方式比较
3.3 电信运营商的选择
在5G网络建设的初期，电信运营商会选择部署最简单的光纤直驱方式；随着5G网络规模的扩大、承载业务场景的增多，电信运营商会根据5G网络的演进趋势及自身网络的架构特点选择最适合的承载技术。
以国内电信运营商为例，中国移动拥有全球最大的PTN(Packet Transport Network，分组传输网)4G承载网
络，将会从PTN演进到SPN(Slicing Packet Network，分组切片网)；中国电信将主要采用4G网普遍使用的IPRAN(IP Radio Access Network，IP化的无线接入网)技术，在需要大业务调度的节点采用OTN技术；中国联通则可能同时采用
IPRAN和OTN技术。
系统视角
化工易贸网光纤直驱
无源WDM
OTN
WDM-PON
以太网优缺点部署简单时延最低浪费光纤资源时延低
维护简单
结题报告
距离受限
大带宽低时延O A M 完善综合成本较
低，适合
Smallcell
缺少保护统计复用时延、同步精度挑战
光纤视角One Fiber One Cell One Fiber
One Site
One Fiber
N Sites
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电信运营商的4G 承载网已十分庞大和完善，而5G业务最初的规模应用场景为增强移动宽带，现有的4G承载网设备性能基本满足，通过现有设备升级或新建来实现5G其他应用场景。故与4G网络建设的节奏不同，5G承载网建设和演变的趋势是：4G/5G共站址共承载，4G、5G网络将长期并存。
４． ５Ｇ光承载网向云网融合趋势演进
如图4所示，5G光承载网最终将将演进为云网融合的大三层，网络从上至下依次为：协同编排平台层、新型云数据中心层、新型网络层。其中：
协同编排平台层：协同编排平台（Orchestrator）负责新一代网络和业务的全局编排，支持网络能力开放。
新型数据中心层：传统机房演进为新型数据中心，利用云计算和NFV技术构建电信云。公有云向公众或企业提供云服务；私有云是电信运营商内部IT云；而电信云则是提供电信服务的业务和应用系统，由通用的IT基础设施、云操作系统和虚拟化的网元等组成。
新型网络层：基于SDN的新型网络，由SDN controller （网络操作系统）调度，控制和转发分离，集中控制和开放API。传送网和接入网的网元也由NFV技术构建。新型网络支持家庭和企业的FTTx固定接入和4G/5G无线接入。
图4：5G光承载网演进
５． 结语
我们走进了数字经济、5G、网络强国、智慧社会的新时代，以人工智能、大数据、区块链、云计算、物联网、软件定义、虚拟化为代表新技术日新月异；将深刻改变人类社会的5G渐行渐近，作为5G网络核心和重要的5G承载网的网络技术和网络架构将持续演进，并最终向云网融合的
光承载网演进。
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