圖片來自“東方IC”

承載網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的一環(huán)，地位是很重要的，但卻很少受到關(guān)注。從1G走到5G，承載網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展得很成熟。5G時(shí)代的大帶寬、高可靠性、低時(shí)延等特性均少不了承載網(wǎng)的支持，三大運(yùn)營(yíng)商也根據(jù)自身特點(diǎn)建設(shè)自己的承載網(wǎng)。

什么是承載網(wǎng)?顧名思義，承載網(wǎng)就是專門負(fù)責(zé)承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。

以前我們更多介紹的是接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。如果說核心網(wǎng)是人的大腦，接入網(wǎng)是四肢，那么承載網(wǎng)就是連接大腦和四肢的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)傳遞信息和指令。

承載網(wǎng)、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)相互協(xié)作，最終構(gòu)成了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

雖然承載網(wǎng)的重要性被大家一致認(rèn)可，但存在感卻很弱。

在大多數(shù)人看來，承載網(wǎng)只是一個(gè)管道。只要它沒有斷，就不用去管它。

通信網(wǎng)絡(luò)本來就是一個(gè)管道，承載網(wǎng)是“管道中的管道”

也有很多人認(rèn)為，承載網(wǎng)的技術(shù)含量低，整天就是面對(duì)讓人密集恐懼癥發(fā)作的光纖和網(wǎng)線，沒有什么前途可言。

其實(shí)，這都是對(duì)承載網(wǎng)的誤解。

承載網(wǎng)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。承載網(wǎng)的整個(gè)技術(shù)體系規(guī)模，一點(diǎn)都不輸給接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。

尤其是5G時(shí)代下，承載網(wǎng)的發(fā)展更是到了“瘋狂”的地步，引入了很多高大上的黑科技，讓人目不暇接，不明覺厲。

接下來，就讓我慢慢給大家介紹。

5G承載網(wǎng)，到底要咋辦?

從1G到4G，承載網(wǎng)經(jīng)歷了從低帶寬到高帶寬、從小規(guī)模到大規(guī)模的巨大變化。

如今的承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，事實(shí)上已經(jīng)非常強(qiáng)大和完善了。承載網(wǎng)設(shè)備的性能，也十分強(qiáng)勁。

盡管如此，在5G面前，這些現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)方案還是只有瑟瑟發(fā)抖的份。

進(jìn)入5G時(shí)代，通信網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)發(fā)生了大幅的變化，有的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)甚至提升了十幾倍。想要達(dá)到要求，只靠無線空中接口部分改進(jìn)是辦不到的。包括承載網(wǎng)在內(nèi)的整個(gè)端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，都必須自我革命。

那承載網(wǎng)的革命目標(biāo)在哪里呢?主要來說，包括以下幾個(gè)方面：

大帶寬

帶寬!帶寬!帶寬!

毫無疑問，帶寬是5G承載網(wǎng)最基礎(chǔ)和最重要的技術(shù)指標(biāo)?？湛诘乃俾侍嵘藥资?，承載網(wǎng)相應(yīng)也要大幅提升。尤其是在目前5G剛起步的階段，eMBB是首先要實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，最關(guān)注的也就是帶寬。

低時(shí)延、高可靠性

車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和可靠性要求苛刻。

5G最重要的需求之一，就是低時(shí)延低，需要實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)毫秒級(jí)的端到端時(shí)延。承載網(wǎng)作為端到端的一部分，雖然不是時(shí)延的重點(diǎn)提升對(duì)象，但也要分?jǐn)傄徊糠种笜?biāo)壓力。

在5G很多場(chǎng)景下，都提出了“6個(gè)9級(jí)別(99.9999%)”的可靠性要求。因此，承載網(wǎng)也必須服務(wù)于這樣的要求，還要有足夠強(qiáng)大的容災(zāi)能力和故障恢復(fù)能力。

高精度同步能力

5G對(duì)承載網(wǎng)的頻率同步和時(shí)間同步能力提出了很高的要求。

同步到底是干啥用的?

簡(jiǎn)單舉幾個(gè)例子：5G的載波聚合、多點(diǎn)協(xié)同和超短幀，需要很高的時(shí)間同步精度;5G的基本業(yè)務(wù)采用時(shí)分雙工(TDD)制式，需要精確的時(shí)間同步;再有就是室內(nèi)定位增值服務(wù)等，也需要精確的時(shí)間同步。

易于運(yùn)維

5G承載網(wǎng)將會(huì)無比巨大，設(shè)備數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜。如果網(wǎng)絡(luò)不能夠做到靈活、智能、高效、開放，那對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和運(yùn)維工作人員來說就是一場(chǎng)噩夢(mèng)。

低能耗

網(wǎng)絡(luò)既要足夠強(qiáng)大，又要盡量省電。省電就是省錢。

支持切片

切片之前我們介紹過，它是5G網(wǎng)絡(luò)的核心能力。承載網(wǎng)當(dāng)然也必須支持切片。

以上幾個(gè)方面，就是5G承載網(wǎng)自我革命的目標(biāo)。任何一個(gè)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)，就不是合格的5G承載網(wǎng)。

5G承載網(wǎng)，到底包括哪些部分?

介紹5G承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)之前，我們先來看看接入網(wǎng)的變化。

4G接入網(wǎng)，大家都很熟悉了，是由BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)、天饋系統(tǒng)共同組成的。

到了5G，接入網(wǎng)被重構(gòu)為3個(gè)功能實(shí)體，分別是：

CU(Centralized Unit，集中單元)

DU(Distribute Unit，分布單元)

AAU(Active Antenna Unit，有源天線單元)

CU：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。

DU：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。

AAU：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無源天線合并為AAU。

之所以要拆分得這么細(xì)，是為了更好地調(diào)配資源，服務(wù)于業(yè)務(wù)的多樣性需求(例如降低時(shí)延、減少能耗)，服務(wù)于“網(wǎng)絡(luò)切片”。

接入網(wǎng)變成AAU、DU、CU之后，承載網(wǎng)也隨之發(fā)生了巨變。

這個(gè)我要澄清一個(gè)誤區(qū)：一直以來，很多人認(rèn)為承載網(wǎng)只是連接接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的，就像本文開頭畫的那樣：

其實(shí)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模菢赢嬛皇菫榱朔奖?。?zhǔn)確來說，承載網(wǎng)也包括接入網(wǎng)內(nèi)部連接的部分，還有核心網(wǎng)內(nèi)部連接的部分。所以，更準(zhǔn)確的邏輯關(guān)系畫法，應(yīng)該是這樣：

這才能真正體現(xiàn)“承載”的奧義

5G接入網(wǎng)網(wǎng)元之間，也就是AAU、DU、CU之間，也是5G承載網(wǎng)負(fù)責(zé)連接的。不同的連接位置，有自己獨(dú)特的名字，分別叫作：前傳、中傳、回傳。

AAU和DU之間，是前傳;DU和CU之間，是中傳;CU和核心網(wǎng)之間，是回傳。

這三個(gè)“傳”，都屬于承載網(wǎng)。

現(xiàn)實(shí)生活中的5G網(wǎng)絡(luò)，DU和CU的位置并不是嚴(yán)格固定的。運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)環(huán)境需要，靈活調(diào)整。

以前小棗君曾經(jīng)專門介紹過D-RAN和C-RAN。D-RAN就是分布式無線接入網(wǎng)(Distributed RAN)，C-RAN是集中化無線接入網(wǎng)(Centralized RAN)。

4G時(shí)期，所謂分布和集中，指的就是BBU的分布或集中。5G時(shí)期，指的是DU的分布或集中。這種集中還分為“小集中”和“大集中”。

5G接入網(wǎng)，會(huì)存在多種部署模式

再次提醒，采用C-RAN進(jìn)行集中化的目的，就是為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理調(diào)度資源，提升能效，也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)虛擬化。

正因?yàn)椴渴鹉Ｊ降亩鄻有?，使得前傳、中傳、回傳的位置也隨之不同。

不同的接入網(wǎng)部署方式=不同的承載網(wǎng)位置

電信運(yùn)營(yíng)商在不同的地方有不同等級(jí)的機(jī)房。例如大城市的電信大樓機(jī)房，往往是核心機(jī)房。普通辦公樓里面的基站機(jī)房，就是站點(diǎn)(接入)機(jī)房。小城市或區(qū)級(jí)電信樓里，也有機(jī)房，可能是匯聚機(jī)房。

是不是看起來有點(diǎn)暈?

我再畫一張完整的承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，幫助大家理解(雖然我覺得可能會(huì)更暈)。

從整體上來看，除了前傳之外，承載網(wǎng)就是主要由城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)共同組成的。而城域網(wǎng)，又分為接入層、匯聚層和核心層。

所有接入網(wǎng)過來的數(shù)據(jù)，最終通過逐層匯聚，到達(dá)頂層骨干網(wǎng)。

前傳到底是用了哪些設(shè)備和技術(shù)呢?中傳呢?回傳呢?我們繼續(xù)往下看。

前傳部分

我們還是先從前傳開始。

前傳就是AAU到DU之間這部分的承載。它包括了很多種連接方式，例如：

光纖直連

無源WDM/WDM-PON

有源設(shè)備(OTN/SPN/TSN)

微波

我們簡(jiǎn)單介紹一下。

第一種，光纖直連方式。

每個(gè)AAU與DU全部采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)直連組網(wǎng)，如下圖：

這就屬于典型的“土豪”方式了，簡(jiǎn)單直接。但是，這種方式光纖資源占用很多，更適用于光纖資源比較豐富的區(qū)域。

而且，這種方式更適合5G建設(shè)早期。隨著5G建設(shè)的深入，基站、載頻數(shù)量也會(huì)急劇增加，這種方式肯定是玩不起的。

第二種，無源WDM方式。

將彩光模塊安裝到AAU和DU上，通過無源設(shè)備完成WDM功能，利用一對(duì)或者一根光纖提供多個(gè)AAU到DU的連接。

什么是WDM?

WDM就是波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing)，是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中，以此進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。

什么是彩光模塊?

光復(fù)用傳輸鏈路中的光電轉(zhuǎn)換器，也稱為WDM波分光模塊。不同中心波長(zhǎng)的光信號(hào)在同一根光纖中傳輸是不會(huì)互相干擾的，所以彩光模塊實(shí)現(xiàn)將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成一路傳輸，大大減少了鏈路成本。

和彩光(Colored)相對(duì)應(yīng)的，是灰光(Grey)?；夜庖步邪坠饣蚝诎坠?。它的波長(zhǎng)是在某個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)的，沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)(中心波長(zhǎng))。一般客戶側(cè)光模塊會(huì)采用灰光模塊。

采用無源WDM方式，雖然節(jié)約了光纖資源，但是也存在著運(yùn)維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

第三種，有源WDM/OTN方式。

在AAU站點(diǎn)和DU機(jī)房中配置相應(yīng)的WDM/OTN設(shè)備，多個(gè)前傳信號(hào)通過WDM技術(shù)共享光纖資源。

這種方案相比無源WDM方案，組網(wǎng)更加靈活(支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和組環(huán)網(wǎng))，同時(shí)光纖資源消耗并沒有增加。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，是非常不錯(cuò)的一種方式。

第四種，微波方式。

這種方式很簡(jiǎn)單，就是通過微波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，非常適合位置偏遠(yuǎn)、視距空曠、光纖無法到位的情況。

四種方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下表所示：

根據(jù)目前的情況，在5G部署初期，前傳承載這部分仍然以光纖直驅(qū)為主，無源WDM方案進(jìn)行補(bǔ)充。

這里要補(bǔ)充給大家介紹兩個(gè)和前傳有關(guān)的概念，那就是CPRI和eCPRI。

CPRI就是Common Public Radio Interface，通用公共無線電接口。4G時(shí)代，BBU和RRU之間就是這個(gè)接口。它是一個(gè)通用的接口，有多個(gè)不同的版本，不同的版本對(duì)應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)制式。

BBU和RRU之間的CPRI光纖

到了5G時(shí)代，AAU和DU之間的帶寬可能會(huì)達(dá)到數(shù)百Gbps，CPRI已經(jīng)無法滿足要求，所以就升級(jí)到了eCPRI接口規(guī)范(enhanced CPRI，增強(qiáng)型CPRI)，顯著提升了接口帶寬。

說到帶寬，前面我們說5G需要很大的帶寬，到底有多大呢?

目前的4G LTE網(wǎng)絡(luò)，主流子載波帶寬是20MHz，單基站的峰值吞吐量大約是240Mbit/s。(是的沒錯(cuò)，一個(gè)基站的帶寬其實(shí)并沒有大家想的那么大。)

而5G網(wǎng)絡(luò)，尤其是毫米波頻段，空口頻寬達(dá)到100-400MHz，甚至更高。在Massive MIMO(增強(qiáng)多天線)等空口技術(shù)的進(jìn)一步加持下，單基站的帶寬將是4G的幾十倍。

5G基站帶寬估算參考

根據(jù)測(cè)算結(jié)果，在5G建設(shè)前期，運(yùn)營(yíng)商單基站帶寬參考值將會(huì)采用10GE或25GE的標(biāo)準(zhǔn)。(4G時(shí)大部分站點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)只是1GE。即便如此，前傳帶寬浪費(fèi)還比較嚴(yán)重。)

5G前傳的帶寬標(biāo)準(zhǔn)

接入環(huán)節(jié)點(diǎn)的帶寬將由部署方式和類型決定，5G熱點(diǎn)地區(qū)的帶寬顯然會(huì)比一般地區(qū)的帶寬更大(節(jié)點(diǎn)更多，高頻站更多)。

中傳和回傳部分

接下來我們看看中回傳。

因?yàn)閹捄统杀镜仍?，中回傳肯定不能用光纖直連或無源WDM之類的了，微波也不現(xiàn)實(shí)。

5G中回傳承載方案，主要集中在對(duì)PTN、OTN、IPRAN等現(xiàn)有技術(shù)框架的改造上。

從宏觀上來說，5G承載網(wǎng)的本質(zhì)，就是在4G承載網(wǎng)現(xiàn)有技術(shù)框架的基礎(chǔ)上，通過“加裝升級(jí)”的方式，引入很多黑科技，實(shí)現(xiàn)能力的全面強(qiáng)化。

以國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的5G中回傳承載網(wǎng)方案為例，基本上都是在現(xiàn)有方案上進(jìn)行加強(qiáng)和改良，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)5G的支持。

首先看實(shí)力最強(qiáng)的中國(guó)移動(dòng)。

移動(dòng)認(rèn)為，SPN是最適合自己的方案，能夠滿足自己的所有需求。

SPN，就是Slicing Packet Network，切片分組網(wǎng)。它是中國(guó)移動(dòng)自主創(chuàng)新的一種技術(shù)體系。

中國(guó)移動(dòng)的4G承載網(wǎng)是基于PTN(Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng))的。而SPN基于以太網(wǎng)傳輸架構(gòu)，繼承了PTN傳輸方案的功能特性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了增強(qiáng)和創(chuàng)新。

感覺在移動(dòng)的眼里，SPN就是以太網(wǎng)上“升級(jí)”一個(gè)光接口，可以充分利用現(xiàn)在非常成熟的以太網(wǎng)生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)比較高的性價(jià)比。

因此，移動(dòng)非?？春肧PN，并竭盡全力推動(dòng)SPN的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，還大力扶持SPN上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。在它的努力下，SPN技術(shù)確實(shí)發(fā)展很快，產(chǎn)業(yè)鏈也日趨完整。

中國(guó)電信在5G承載領(lǐng)域主推M-OTN方案。M-OTN基于OTN，是面向移動(dòng)承載優(yōu)化的OTN技術(shù)(Mobile-optimized OTN)。

之所以電信會(huì)選擇M-OTN，和電信擁有非常完善和強(qiáng)大的OTN光傳送網(wǎng)絡(luò)有很大的關(guān)系。眾所周知，電信的老本行是固網(wǎng)寬帶，在光傳輸網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施方面還是很有家底的，帶寬資源也非常充足。

OTN作為以光為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)技術(shù)，具有的大帶寬、低時(shí)延等特性，可以無縫銜接5G承載需求。而且，OTN經(jīng)多年發(fā)展，技術(shù)穩(wěn)定可靠，并有成熟的體系化標(biāo)準(zhǔn)支撐。對(duì)電信來說，可以在已經(jīng)規(guī)模部署的OTN現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，既省錢又高效。

中國(guó)聯(lián)通比較缺錢，利舊自家IPRAN是肯定的。

IPRAN是業(yè)界主流的移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)承載技術(shù)，在國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)上被大規(guī)模應(yīng)用，在3G和4G時(shí)代發(fā)揮了卓越的作用，運(yùn)營(yíng)商也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

但是現(xiàn)有IPRAN技術(shù)是不可能滿足5G要求的，所以聯(lián)通就搞起了IPRAN2.0，也就是增強(qiáng)IPRAN。

IPRAN2.0在端口接入能力、交換容量方面有了明顯的提升。此外，在隧道技術(shù)、切片承載技術(shù)、智能維護(hù)技術(shù)方面也有很大的改進(jìn)和創(chuàng)新。

中國(guó)聯(lián)通一直都在做IPRAN 2.0規(guī)范的功能驗(yàn)證和性能測(cè)試，總體情況看上去也還好。

以上，就是國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商5G中回傳承載網(wǎng)方案情況。

名言有云，“經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑”。其實(shí)這和現(xiàn)在的情況倒是有幾分相似。

承載網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)的軀干，涉及到大量的資金投入，運(yùn)營(yíng)商肯定會(huì)充分考慮資源復(fù)用、建設(shè)成本以及產(chǎn)業(yè)成熟度等多方面因素，慎重選擇最適合自己的方案。

而面對(duì)這樣的情況，作為產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)來說，其實(shí)是很痛苦的。

大型設(shè)備商還好說，中小廠家很難同時(shí)從事多個(gè)跑道的研究。如果各大方案不能朝融合的方向發(fā)展，就被迫使得產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)選擇“站隊(duì)”。這肯定會(huì)制約產(chǎn)業(yè)鏈的擴(kuò)大和共享，也會(huì)影響承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)整體成本的下降。

所以，很多專家都呼吁各大運(yùn)營(yíng)商的方案能盡量“融合”，最好是殊途同歸。這樣的話，不管是對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈，還是對(duì)運(yùn)營(yíng)商，都是好事。對(duì)最終用戶來說，也是好事。