【摘要】当前面向5G的传送网面临大带宽、低时延、网络切片、灵活连接、高精度时间同步、组网架构变化等多方面的技术挑战。本文对光传送网OTN、分组传送网PTN以及基于IP技术应用的无线接入网IPRAN等进行分析，在满足长远技术应用技术条件下进行了灵活应用，在分段路由SR、软件定义网络SDN、灵活光传送网FlexO以及灵活以太网FlexE的新技术应用上提出传送网架构关键技术应用。

【关键词】5G  SPN  传送网架构

对于高速光通信技术与优化和创新，当前提出在新的传送网技术应用基础上，进行时间窗口和重要驱动的革新，提出了切片分组网SPN体系架构的5G技术改造，通过对关键技术的介绍，希望能够将5G前传、中传和回传等技术的统一承载。

一、传送网络技术发展现状

当前面对5G技术的应用挑战，无线接入网络RAN架构发生变化，除了网络切片、时间同步的已经得到了实现，也能够在技术完全能够满足传送网需求。在此前提下，新的技术体系体制正在不断的实现。传送网技术当前发展现状离不开依据传送网技术创新，这是由于当前的技术应用已经不能满足传送网的技术需求，面对5G传送网需要承载的大批量的数据应用，在更高带宽需求、无线接入网络结构变化、更低的时延、网络切片、更高的时间同步精度等方面需要技术创新。现有的技术如基于IP的无线接入网IPRAN、分组传送网PTN、光传送网OTN等都无法完全满足5G的需求。必须有新的技术体制来适应5G技术的飞速发展。

二、SPN技术架构关键技术分析

5G标准提出了DU和CU的分离。远端射频单元在技术的应用中实现了核心网之间网络的架构，中传网络是进行DU到CU之间的传输，带宽和时延均有所提升，两级架构从应用场景到场景部署来说，SPN地理位置相互重叠的方向发展。机房资源和光纤资源将实现共享，采用统一的具有切片功能的传输技术，在这一分组网络中得以实现。

1、前传、中传和回传网络具有灵活性的传输技术特征，从端到端业务实现统一的维护、管理和控制。5G技术下进行CU和DU的分离，采用基站低频段，逐项进行分配DU和CU分离之后，可以采用高频转组网的方式，对公共无线电接口与以增强满足流量需求合适的方式，是以大脊柱和小脊柱的方式同时呈现。
 
2、引入MEC（移动边缘计算），组成更加分布式的构架。EPC拆分成New Core和MEC两部分：New Core将云化部署在城域核心的大型数据中心，MEC部署在城域汇聚或更低的位置中小型数据中心，两者间的云化互联需要承载网提供灵活的Mesh化DCI(Data Center Interconnect,数据中心互联)网络进行适配。MEC分担更多的核心网流量和运算能力，数量增加；而不同业务可能回传归属到不同的云，承载网提供不同业务通过CU归属到不同MEC的路由转发能力。原来基站与每个EPC建立的连接也演进为CU到云(MEC)以及云到云(MEC到NewCore)的连接关系^[2]。

3、响应5G技术标准，在功能角度划分上需要进行重新的架构分配，例如集中单元CU和分布单元DU等。在逻辑网元的业务需求下具有各不相同的传统功能。不相同的技术功能实现一体化部署，在严格的物理界限下实现中传、回传的统一承载，这一技术要求对于移动边缘计算MEC来说，需要进行数据中心和网络传输云之间的功能虚拟化、核心网和网络切片，在传输技术的帮助下，适应5G的架构转型需求，要进行网状网的传输服务功能的升级。虚拟现实VR、高清、增强现实AR技术物联网技术的应用提高了移动传送网的速率。从密集地区的汇聚层峰值上来看，提高物理段的日增速率是必然趋势，接入层比特率必须要提高1GE以上，甚至达到100GE，汇聚层以更高效率的链路聚合，成为当前5G传送网的补充技术。此时时间敏感业务，需要在低延迟上进行改进，实现移动传送网中的毫秒级的时延，挖掘出现有设备芯片的所有潜力。5G传送网的时延要求，需要适应更严格的传输技术需求，满足芯片的业务需求，得到确定性的延迟时间。

4、网络灵活性的需求在5G技术下网关下沉。网络流量转向多点，以云为中心的网络架构，实现物联网GW下沉，5G传送网实现灵活链接。在传送网网络切片需求上，支持无线、集客、家庭宽带上联业务需求，在连接数量可靠性上不断提升，实现了增强型移动带宽。eMBB的应用，大规模机器类通信（mMTC）和uRLLC等多种业务类型均得到应用。不同服务的特点响应了每个网络切片的网络资源和管控能力。在5G技术的应用下实现了隔离、功能裁剪和网络资源切片。5G传送网对于高精度时间同步的需求，建立全网要求下考虑的基本接口需求，实现了超短帧运行，相比4G时代时间同步精度提高了10倍以上。局部5G支持的新业务，如基站定位与现有技术进行同步创新，得到了更适应5G传送网应用的SPN技术架构^[1]。

三、面向5G的传送网新架构发展展望

SPN技术架构优选适应5G标准，业界目前采用的技术方案可以分为L3OTN、升级PTN/IPRAN over OTN、切片分组网（SPN）等。L3OTN方案通过改造OTN支持灵活光传送网（FlexO）功能，优势在于灵活带宽能力、横向转发能力、虚拟专用网能力，满足5G对高效和灵活连接的需求。新的OTN方案需要新芯片满足高精度时间和低时延技术要求，升级后的方案，通过两套设备来满足低时延、大容量、高精度时间同步，通过硬件升级支持灵活以太网（FlexE）、分段路由（SR）、软件定义网络（SDN）等，保证了业务质量和安全性，以及为高效承载提供分段路由技术和SDN实现新型动态路由能力。

核心和汇聚层引入彩光方案，对于5G传输网来说汇聚环带宽需超过100GE，核心层的传输通路考虑了彩光方案之后，使用脉冲幅度调制，满足带宽需求。受到光纤限制可考虑简化的基于波分复用的SPN设备，进行多接口的汇聚。目前以太网端口采用高速光管芯片进行单波的非归零码的设置，通过电调制和前向纠错，实现数据端口的电层技术应用。

光模块技术主要有设备时延和设备间的光纤传输时延进行组合。设备转发时延通过使用新的SPN实现，在物理层上基于时隙进行转发处理，大幅降低设备处理时延。缩短光纤链路的长度，以实现MEC的位置下沉，减少业务端到端的距离，实现最短路径的查找，缩短光纤传输距离。

灵活连接技术。对于5G业务来说，流量流向更趋多样化，不仅有传统的南北向流量，东西向流量也会更加的普遍和重要，因此需要灵活连接技术来满足。SR是一种隧道技术，SR-TP引入了面向连接的隧道技术，提升了SR通道的管控能力，实现电信级的操作维护管理（OAM）和保护。SR隧道通过首节点的标签栈来控制网络中的传输路径，基于SDN控制器算路，各转发设备通过内部网关协议（IGP）收集域的SR信息，再结合IGP拓扑信息，通过边界网关协议-域内链路状态（BGP-LS）发给SDN控制器，计算出到达各转发设备的SR转发表项并下发至转发设备，通过配置隧道策略，将流量封装入SR隧道转发。
从管理面控制面到转发面实现隔离，利用协同器将无线核心网传输进行联动，超高精度时间同步技术也得到实现，传输网能够进行时间同步要求的实现，在终端时延精度上达到±50ns。SDN统一管控技术定义了业务协同层、网络控制层和设备转发层的架构，提升网络可编程能力。

结束语：技术的发展为传输网络技术提出了新的挑战，SPN架构在5G技术应用必将实现新传输网技术体制的建立和应用控制。控制层上运用创新技术实现链路层和物理层的连接，适应5G时代传输网技术的要求，满足了未来传输网络低成本的高速运行需要。

参考文献

[1]吕云辉,王克信.SPN传输网络架构分析[J].通讯世界,2019,26(8):162-163.

[2]魏涛.浅析下一代网络的SPN光传送网承载技术[J].科学与信息化,2019,(18):58,60.