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時代的大帶寬、高可靠性、低時延等特性均少不了承載網(wǎng)的支持，三大運營商也根據(jù)自身特點建設(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)成了移動通信網(wǎng)絡(luò)。

雖然承載網(wǎng)的重要性被大家一致認可，但存在感卻很弱。

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

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

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

其實，這都是對承載網(wǎng)的誤解。

承載網(wǎng)看似簡單，實際上內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。承載網(wǎng)的整個技術(shù)體系規(guī)模，一點都不輸給接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。

尤其是5G時代下，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)，事實上已經(jīng)非常強大和完善了。承載網(wǎng)設(shè)備的性能，也十分強勁。

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。

進入5G時代，通信網(wǎng)絡(luò)的指標發(fā)生了大幅的變化，有的指標標準甚至提升了十幾倍。想要達到要求，只靠無線空中接口部分改進是辦不到的。包括承載網(wǎng)在內(nèi)的整個端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，都必須自我革命。

那承載網(wǎng)的革命目標在哪里呢?主要來說，包括以下幾個方面：

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?？湛诘乃俾侍嵘藥资叮休d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是首先要實現(xiàn)的業(yè)務(wù)場景，最關(guān)注的也就是帶寬。

低時延、高可靠性

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

5G最重要的需求之一，就是低時延低，需要實現(xiàn)個位數(shù)毫秒級的端到端時延。承載網(wǎng)作為端到端的一部分，雖然不是時延的重點提升對象，但也要分攤一部分指標壓力。

在5G很多場景下，都提出了“6個9級別(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，還要有足夠強大的容災(zāi)能力和故障恢復(fù)能力。

高精度同步能力

5G對承載網(wǎng)的頻率同步和時間同步能力提出了很高的要求。

同步到底是干啥用的?

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

易于運維

5G承載網(wǎng)將會無比巨大，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，那對于運營商和運維工作人員來說就是一場噩夢。

低能耗

網(wǎng)絡(luò)既要足夠強大，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)當然也必須支持切片。

以上幾個方面，就是5G承載網(wǎng)自我革命的目標。任何一個目標無法實現(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個功能實體，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的非實時部分將分割出來，重新定義為CU，負責(zé)處理非實時協(xié)議和服務(wù)。

DU：BBU的剩余功能重新定義為DU，負責(zé)處理物理層協(xié)議和實時服務(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，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。

這個我要澄清一個誤區(qū)：一直以來，很多人認為承載網(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：

其實是不嚴謹?shù)?，那樣畫只是為了方便。準確來說，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)負責(zé)連接的。不同的連接位置，有自己獨特的名字，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“傳”，都屬于承載網(wǎng)。

現(xiàn)實生活中的5G網(wǎng)絡(luò)，DU和CU的位置并不是嚴格固定的。運營商可以根據(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時期，所謂分布和集中，指的就是BBU的分布或集中。5G時期，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)，會存在多種部署模式

再次提醒，采用C-RAN進行集中化的目的，就是為了實現(xiàn)統(tǒng)一管理調(diào)度資源，提升能效，也可以進一步實現(xiàn)虛擬化。

正因為部署模式的多樣性，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

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

是不是看起來有點暈?

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

我們簡單介紹一下。

第一種，光纖直連方式。

每個AAU與DU全部采用光纖點到點直連組網(wǎng)，如下圖：

這就屬于典型的“土豪”方式了，簡單直接。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，利用一對或者一根光纖提供多個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的光載波信號(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。不同中心波長的光信號在同一根光纖中傳輸是不會互相干擾的，所以彩光模塊實現(xiàn)將不同波長的光信號合成一路傳輸，大大減少了鏈路成本。

和彩光(Colored)相對應(yīng)的，是灰光(Grey)。灰光也叫白光或黑白光。它的波長是在某個范圍內(nèi)波動的，沒有特定的標準波長(中心波長)。一般客戶側(cè)光模塊會采用灰光模塊。

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站點和DU機房中配置相應(yīng)的WDM/OTN設(shè)備，多個前傳信號通過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(支持點對點和組環(huán)網(wǎng))，同時光纖資源消耗并沒有增加。從長遠來看，是非常不錯的一種方式。

第四種，微波方式。

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

四種方式的優(yōu)缺點對比如下表所示：

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方案進行補充。

這里要補充給大家介紹兩個和前傳有關(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時代，BBU和RRU之間就是這個接口。它是一個通用的接口，有多個不同的版本，不同的版本對應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)制式。

BBU和RRU之間的CPRI光纖

到了5G時代，AAU和DU之間的帶寬可能會達到數(shù)百Gbps，CPRI已經(jīng)無法滿足要求，所以就升級到了eCPRI接口規(guī)范(enhanced CPRI，增強型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，一個基站的帶寬其實并沒有大家想的那么大。)

而5G網(wǎng)絡(luò)，尤其是毫米波頻段，空口頻寬達到100-400MHz，甚至更高。在Massive MIMO(增強多天線)等空口技術(shù)的進一步加持下，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)測算結(jié)果，在5G建設(shè)前期，運營商單基站帶寬參考值將會采用10GE或25GE的標準。(4G時大部分站點的標準只是1GE。即便如此，前傳帶寬浪費還比較嚴重。)

5G前傳的帶寬標準

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

中傳和回傳部分

接下來我們看看中回傳。

因為帶寬和成本等原因，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。

5G中回傳承載方案，主要集中在對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”的方式，引入很多黑科技，實現(xiàn)能力的全面強化。

以國內(nèi)三大運營商的5G中回傳承載網(wǎng)方案為例，基本上都是在現(xiàn)有方案上進行加強和改良，從而實現(xiàn)對5G的支持。

首先看實力最強的中國移動。

移動認為，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)。它是中國移動自主創(chuàng)新的一種技術(shù)體系。

中國移動的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)上進行了增強和創(chuàng)新。

感覺在移動的眼里，SPN就是以太網(wǎng)上“升級”一個光接口，可以充分利用現(xiàn)在非常成熟的以太網(wǎng)生態(tài)鏈，實現(xiàn)比較高的性價比。

因此，移動非?？春肧PN，并竭盡全力推動SPN的標準立項，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)確實發(fā)展很快，產(chǎn)業(yè)鏈也日趨完整。

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

之所以電信會選擇M-OTN，和電信擁有非常完善和強大的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準支撐。對電信來說，可以在已經(jīng)規(guī)模部署的OTN現(xiàn)網(wǎng)上實現(xiàn)平滑升級，既省錢又高效。

中國聯(lián)通比較缺錢，利舊自家IPRAN是肯定的。

IPRAN是業(yè)界主流的移動回傳業(yè)務(wù)承載技術(shù)，在國內(nèi)運營商的網(wǎng)絡(luò)上被大規(guī)模應(yīng)用，在3G和4G時代發(fā)揮了卓越的作用，運營商也積累了豐富的經(jīng)驗。

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)、智能維護技術(shù)方面也有很大的改進和創(chuàng)新。

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

以上，就是國內(nèi)三大運營商5G中回傳承載網(wǎng)方案情況。

名言有云，“經(jīng)濟基礎(chǔ)決定上層建筑”。其實這和現(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，運營商肯定會充分考慮資源復(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。

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

大型設(shè)備商還好說，中小廠家很難同時從事多個跑道的研究。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”。這肯定會制約產(chǎn)業(yè)鏈的擴大和共享，也會影響承載網(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營商的方案能盡量“融合”，最好是殊途同歸。這樣的話，不管是對產(chǎn)業(yè)鏈，還是對運營商，都是好事。對最終用戶來說，也是好事。