网络演进的方向和趋势，以其大带宽、低时延、大连接等特性，提供了前所未有的网络接入服务，实现万物互联，将深刻影响社会变革和人们的工作生活。5G网络采用灵活的空口资源配置，能提供更高速率、更低时延、更多连接，能针对各种业务场景实现网络切片；5G网络面向服务的架构确保了统一网络接口，能有效——————————
收稿日期：2019-06-18
种数据业务、语音业务和物联网业务需求。2019年是5G规模建设和商用的元年。5G是移动
网在带宽、容量、时延和组网灵活性方面提出了新的要求，而为了满足5G网络架构的变化，新一代承载网也需要在结构上、技术上进行优化。如何利用一张统一的承载网既满足5G不同业务的承载需求，又能升级
5G网络的三大特性，对与之相匹配的新一代承载
运营商原传输网络所承载的3G、4G、政企专线等业务，是5G承载网规划建设所面临的巨大挑战。
满足eMBB、uRLLC和mMTC等三大应用场景以及各
2IPRAN承载网现状分析
从2G网络开始到即将到来的5G时代，无线承载网络发展了30年，从SDH技术发展到IPRAN/PTN技
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术，再到5G时代的IPRAN2.0/SPN/M-OTN技术，无线承载网络基本是每10年更新一代，承载网随无线技术发展历程如图1所示。
2.1地（市）级别IPRAN承载网现状
4G时代的地（市）级别IPRAN承载网主要采用城
于4G基站BBU采用D-RAN模式时的对接，接入环带宽均为GE，A1设备的产品形式为盒式设备，不能进行灵活的插卡扩容；接入层的A2设备主要用于4G基站BBU采用C-RAN模式时的对接，或者接入一些政企业务，接入环带宽为10GE，A2设备为具有3槽位能灵活扩容板卡的槽式设备。
2.2现有4GIPRAN承载网存在问题分析
a）接入层A设备：现4G承载网所承载的无线基
域ER、汇聚ER（P设备）、汇聚层B设备、接入层A设备
来进行组网，承载LTE、IP化3G基站以及一些有大带宽高可靠需求的政企业务。A设备采用裸纤或城域波分接入B设备，具体典型拓扑图如图2所示。
图2的4G网络结构中，接入层的A1设备主要用
站、室分接入层都是采用盒式的A1设备，光端口为GE端口，不能满足5G业务的发展需求。
19801G
2G：100kbit/s
19903G：100Mbit/s
2000
4G：1Gbit/s
20105G：10G+bit/s
2020+
万物互联，万物智联
数据业务占绝对主导
语音
数字
数据业务突破
社交网络
同步
宽带高速
移动互联网
移动互联网
引领
物联网
模拟语音空白
语音跟随
语音时代（SDH）移动互联网时代（IPRAN/PTN）
万物互联时代
（IPRAN2.0/SPN/M-OTN）
图1承载网随无线技术发展时间示意图
省公司4G无线核心网骨干网省公司IPRAN汇聚路由器省公司IPRAN汇聚路由器本地IPRANP设备P设备N×10GN×10G市内波分2×10GCE环汇聚B2设备B1设备B1设备B1设备市内波分B1设备B1设备CE环A1设备B1设备10GE环B1设备汇聚B2设备B1设备B1设备B1设备CE环A1设备CE环A1设备A2设备A2设备A2设备A2设备图2典型地市IPRAN承载网拓扑示意图
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站、室分汇聚层B设备主要采用的是3槽B1设备，不能扩容100GE端口，不能满足5G业务的发展需求。
b）汇集层B设备：现4G承载网所承载的无线基
回传非实时部分4GBBU部分物理层前传（CPRI）4GRRU回传PDCP5GCU5GDU采用n×10GE的链路，在5G建设过程中能通过扩容分汇聚ER没法扩容，需要更换设备的情况。
c）汇聚ER：已建设的汇聚ER上联城域ER主要
中传100GE端口满足5G业务的发展需求，但有可能存在部
d）城域ER：已建设的城域ER设备上联省汇聚路
MAC/RLC前传（eCPRI）PHY5GRRU/AAU由器的带宽主要是通过波分通道，采用n×10GE的链
路，在5G建设初期能通过扩容100GE端口满足5G业务的发展需求，而同时也需要配套建设能承载100G带宽的OTN设备。而在5G规模建设阶段，5G的业务量会迅速增长，并将在本地核心层部署MEC，因此还需要增加城域ER设备。
图35G功能模块重构示意图
推动移动边缘计算（MEC）的标准化，同时考虑MEC下移以及云化。将核心网从核心层下沉到汇聚层，原先的4G核心网拆分成NewCore和MEC2个部分。其中将部署在区域汇聚或更低的位置汇聚层，这对承载网情况，减少网元数，降低网络规划和工程实施难度，减少时延，缩短减少周期，在5G建设的初级阶段，CU和拓扑图如图4所示。
DU2个逻辑单元建议合设为BBU设备形态。5G网络
5G的BBU组网方式主要分为D-RAN（BBU分散a）如果在基站端机房环境良好、光缆路由及资源b）考虑到5G前端基站规模数量将是现有4G、3GNewCore将云化部署在汇聚层的区域汇聚中心，MEC提出更加灵活的Mesh组网需求。综合考虑产业成熟
35G承载网规划方法
3.15G网络简介
5G基站架构相对于4G发生了很大的变化，将由
4GBBU、RRU2级结构演进到CU、DU和RRU/AAU3级结构，如图3所示。
集中单元（CU）是由原BBU非实时部分分割出来的，处理非实时协议和服务。
分布式单元（DU）负责处理物理层协议和实时服务，为了节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能可上移至RRU。
同时，为了满足5G低时延业务处理的时效性，需要将原有部署在机楼的核心网部分功能下移。以减少用户设备到核心网的时延。因此，在核心网侧需要
设置）、C-RAN（BBU集中设置）2种场景模式。充分的情况下，可采用D-RAN。
基站数量的3~4倍，运营商还需要新增数量庞大的5G前端基站。采用C-RAN，将BBU设备集中设置于运营商自己的通信机房，前端基站只需要安装开通AAU即
AAUAAUAAU
AAUAAU
前N×传：25GDU
DU25G/50G/
100G/200GOTN
CU
CU
100G/200GOTN/ROADM
MEC
NewCore
CU+DU
综合业务接入点（CO）
AAU+DU
宏站前传（AAU-DU）
DU
中传
中传（DU-CU）
/400G200GADMROOTN/MEC
未来：DCI
NewCore
AAU
回传
回传（CU-MEC/MewCore）
图45G网络拓扑图
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可，即不需要再建设基站机房（需要完成租赁或自建），只要明确安装AAU空间以及完成供电、引入光缆的建设即可开通5G基站。这样既节省基站建设的投资，又加快开站的速度，因此新建5G前端基站采用C-RAN模式是运营商的首选。
3.25G承载网络与4G承载网的差异分析
因5G技术产生的新需求、新业务，使5G承载网络对比4G承载网呈现出以下差异。
a）4G承载网络主要是以4G核心网为中心提供点
（BBU）数量不超过10个。
采用10GE带宽，建议一个接入层环上所带5G基站（BBU）数量不超过20个。
b）采用C-RAN模式，5G规模建设阶段接入层环c）采用C-RAN模式，5G规模建设阶段接入层环
采用50GE带宽，建议一个接入层环上所带5G基站（BBU）数量不超过50个。3.45G承载网规划原则
地（市）级5G承载网络需要按5G建设最终规模来制定与之相符合的目标网架构。5G承载网汇聚层及核心层应按目标网架构进行组网，分阶段按需建设；接入层需要结合无线网建设计划分阶段进行建设。主要的规划原则建议如下。3.4.1接入层规划原则
a）5GBBU优先采用C-RAN模式部署，对于光缆b）A设备原则上与无线BBU同机房部署，BBU与c）A设备应充分利用现网资源，尽量避免同址多
到多点（P2MP）业务，而由于5G核心的云化架构，使（MP2MP）业务和数据中心互联（DCI）业务。
5G承载网络以DC为中心提供更复杂的多点到多点
b）针对eMBB业务的需求，5G承载网络单站的带
宽需求已从100~300Mbit/s大幅提升到3~10Gbit/s，现更大带宽能力的承载设备来组建新的5G承载网络。
有的4G承载网是没办法满足需求的，需要采用新的、
c）5G承载网络采用L3到边缘技术（降低横向时
等资源不足或其他因素受限的情况可考虑D-RAN模式部署。
延）、MEC/CDN下沉（降低纵向时延）以及新承载设备（采用低时延转发技术）等手段，可以将时延从4G时代
的小于10ms优化到小于2ms，以满足uRLLC的要求。步，同步要求是±1.5μs；而在5G承载网络中，将时钟
d）在4G承载网络中，LTEFDD采用的是频率同
A设备之间采用10GE光口对接。
台A设备对堆叠；同时结合光缆情况选用10GE或设备），D-RAN模式可以采用新型A1或A2设备。
源下移到汇聚层以减少无线空口与时钟源之间的跳数，提高承载设备精度，单点设备同步精度提高到15ns并能支撑大于20跳的组网，从而做到eMBB同步时间在±1.5μs、uRLLC同步时间达到±390ns。
50GE环组网；C-RAN模式新增A设备类型（采用A2
d）按无线新增BBU数乘以2折算为基站数（无线
一个BBU最多可带6个AAU，3个AAU为一个站），D-RAN模式下，环上所带5G基站不超过10个；C-RAN模式下，10GE环上所带5G基站不超过20个，50GE环上所带基站不宜超过50个。
e）接入层应统筹考虑4G/5G基站的综合接入：
技术，实现海量物联网，使得物连接数量从4G时代的1万/km2大幅提升到了100万/km2。3.35G承载网需求预测
e）针对垂直行业，由于5G网络引入的网络切片
（a）5G环覆盖范围内：有4G基站建设需求，若原有A设备有空闲端口，可接入现有接入环，否则优先接入新建环。
（b）5G环覆盖范围外：对于未来有5G需求的，统筹考虑4G/5G需求，采用新型A1或A2设备建设；对于无明确5G需求的偏远地区，可考虑采用原A1设备建设，通过本地调拨解决。
5G成熟阶段承载网带宽需求分析均基于对5G业务的流量预测。结合4G用户带宽流量使用情况以及5G基站带宽能力，5G带宽峰值按3.36G，5G带宽均值初期按300M、中期按700M测算。5G承载网需求预测见表1。采用10GE带宽，建议一个接入层环上所带5G基站
表1
接入层环上基站数D-RAMC-RAN
<10<20<505G规模建设阶段a）采用D-RAN模式，5G规模建设阶段接入层环
5G承载网需求预测
预测带宽组网带宽需求10GE环10GE环50GE环预测带宽
16.7G（1×3.36G+19×700M）43G（3×3.36G+47×700M）9.7G（1×3.36G+9×700M）组网带宽需求50GE环50GE环24.2G（3×3.36G+47×300M）9.1G（1×3.36G+19×300M）6.1G（1×3.36G+9×300M）10GE环，高流量地区按需升级为50GE环邮电设计技术/2019/08
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3.4.2汇聚层规划原则
核心机楼和一般机楼）。
a）B设备成对进行组网，原则上设置在机楼（包括b）应尽量避免同址多套B设备对堆叠，新增B设
分区域核心机楼，以减少多对B设备对长距离光缆/波分资源的占用；可参考城域网MSE网络扁平化部署策略，结合地（市）光缆和波分资源情况，对区域内汇聚ER设置的必要性进行分析。
b）汇聚ER设备建设原则上应按需扩容，如果需
备的前提是不增加站点内B设备数量，因此需要先对原有B设备进行替换割接，特别是存在B设备堆叠问∶题的站点，起码要先按12的比例进行旧B1设备的替
∶要新增汇聚ER节点至少按12的比例对现有设备进
行替换。
换割接。
上行链路是否需要扩容。当利用率达到60%或以上峰值超过100GE时，上行改用100GE链路。
c）一般情况下，按流量峰值利用率来衡量B设备
原则考虑上行链路数量和带宽。100GE链。
c）汇聚ER设备上行参考B设备上行链路带宽，d）城域ER/省级ER上行一般采用100GE或n×e）城域ER：根据需求进行板卡扩容或设备升级
时，每台B设备扩容1条10GE链路；成对B设备流量
d）新增B设备需预留100GE板卡槽位。
扩容受限，难以满足5G业务承载并且IPRAN骨干网
e）鉴于原有B1设备接入能力较低，业务槽位少，
（单槽能力从100G升级到200G），后续根据业务发展适时进行升级替换。
的路由规模过大，需要减少B设备网元数量，提升网络稳定性。对于存在B设备堆叠问题的情况需要进行整改，整改措施包括：
（a）如果有新增B设备需求的站点，需先进行旧B∶设备替换，替换B设备与新增B设备比例不少于21，
45G承载网规划方案
根据前面章节对典型地（市）运营商在4G时代已建成比较成熟的IPRAN承载网的现状分析，并结合段来规划建设。3个发展阶段示意见图5。
5G承载网规划方法、原则，5G承载网可按3个建设阶
第1阶段：2019年，典型地（市）运营商都会提出多个5G商业展示点，并针对每个展示点建设5G无线站点。该阶段由于5G建设未形成规模，因此可依托现有已建的接入层10GE环，5G的BBU就近部署在有A2设备的接入网机房，接入现有的IPRAN承载网。如就近没有A2设备，可以新建A2设备组成10GE接入环接入就近的B1设备。总的来说，第1阶段，主要根据小规模的5GBBU数量，增加A2设备或者对原A2设备扩容
以提高设备集中度并节省机房空间。
（b）B设备采用8槽或16槽大容量设备，尽量控制机房内B设备数量。
f）综合考虑到B设备交换能力和集中度，建议每
对B设备下挂基站数不超过400个，包括250个5G基站、150个4G基站。3.4.3本地核心层规划原则
a）汇聚ER一般设置在县城机楼、大型城市的部
1阶段：带宽扩容（Now—2019年）
2阶段：规模建设期（2020—2022年）3阶段：成熟部署（2022—2025年）
10GE10GEn×10GE
n×10GE
10GE100GE
50G/
100GE
200GE
n×10GE
50G/100GE
100GE
200GE400GE
2×100GE50G/100GE
100GE
50G/100GE
GEGE10GE10GEGE10GE10GE
4G4G4G4G/5G4G4G/5G4G4G/5G4G4G/5G4G/5G4G/5G
图55G承载网建设的3个发展阶段示意
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10GE第端口。
2阶段：预计在2020—2022年，这3年规划建设
时间，典型地（市）运营商应将会分批建设5G基站，预计在2020年5G建站规模将与3G/4G无线站点数量相当，到2022年会初步达到5G网络全覆盖的规模（或至少达到人口密集区域全覆盖），无线站点数量为3G/4G的3~4倍。因此，原有的IPRAN承载网以及设备均不能满足建网的要求。在该阶段，接入层、汇聚层以及核心层均规划采用新的设备。
提供的主要是a）接入层采用新型DU和CU合设的A2设备来组网，BBU设备，主设备厂家
5GBBU优先采用C-RAN模式建设。按10GE环上所带5G基站不AAU超过20个的原则（无线1个BBU最多可带6个
建议按，3个C-RANAAU为模式建设的接入网机房内1个站）以及新型A2设备性能情况，1台新型A2设备最多接入10台5GBBU设备，而按第2阶段建设中平均每台新型A2设备接入6台5GBBU（相当于12个无线站点）估算，典型地（市）运营商在第2阶段如果需要建设8000个5G站点则需要安装667台新型A2设备。
成对设置，b）汇聚层主要由新型下联接入新建A2B1设备组成的设备组成，10GEB1设备采用
环，上联通过口字型接入汇聚B2设备或者直连城域ER，按照
每对B设备下挂基站数不超过400个，包括250个5G基站、150个4G基站的原则，典型地（市）运营商在第2阶段如果需要建设B1设备下挂基站2008000个估算，个5G则需要新建站点，按平均每对新型对，即平均每对B1设备收敛17台A2设备。而B1B1设备设备40
上联可根据B1设备布局位置、密度等综合情况，分别选择建设汇聚B2设备汇聚后上联城域ER或者B1设备直接上联城域ER。上联链路带宽根据运行流量从初步的量考虑，c）按照典型地n×10GE到100GE链路逐步升级扩容。
ME。上联省级在核心层需要新建（市）运营商最终规划的ER则根据运行流量从初步的2台城域ER，并部署5G建站数n×10GE5G的到n×100GE链路逐步升级扩容，同时需要扩容、新建
配套的省内OTN系统。同时新建的2台城域ER横向与原IPRANIP第3内连接的RAN城域阶段：预计在5GER站点通过新城域通过口字型10GE2022—2025年，ER链路连通，5G设备上联。
原网络将会大
规模使用，本阶段主要是5G网络的优化、补点工作，并根据实际运行流量情况把部分接入层10GE环升级为
50GE400GE环nIP×400GE带宽，，汇聚RAN承载网络逐步割接原链路等。同时在此阶段，城域层上ER联可从带宽n从×100GE100GE升级到200GE、IPRAN可以用已建成的新链路升级扩容到站点和政企专线，使原IPRAN设备逐步退网，内还在使用的最终统4G一到新IPRAN承载网中，并为新IPRAN承载网后继
的补点扩容腾出空间。参考文献：
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178-179.作者简介：张蒙,高级工程师,原广东南方电信规划咨询设计院有限公司珠海分公司支部书记兼副总经理，主要从事电源、传输、无线等设计与管理工作。丆丆丆丆丆邮电设计技术丆丆丆/2019/08
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