基于PTN网络升级，快速支撑5G业务开通

  中兴通讯5G商用牌照的正式发放，标志着中国向5G网络商用迈出了实质性的步伐。“5G商用，承载先行”，5G商用进程的加速，使得运营商面临着承载网络建设的巨大挑战，如何快速搭建满足5G业务发展所需的承载网络，是摆在运营商面前的当务之急。

  5G承载方案概述

  5G的eMBB、uRLLC和mMTC三大应用场景对承载网络提出了大带宽、低时延、大连接、网络切片、高精度时间同步等一系列的挑战，为满足5G网络的变革性需求，中国移动选择了基于PTN演进的SPN技术路线。基于该技术路线，5G承载网络的建设方案包括PTN网络扩容、PTN网络升级和新建SPN网络三种思路。

  PTN网络扩容是指在现有PTN网络基础上，通过带宽扩容来满足5G初期eMBB业务的快速开通，该方案不能覆盖完整的5G生命周期，只是一种过渡性方案。

  PTN网络升级是指在现有PTN网络基础上，通过软、硬件升级的方式，提供SPN网络的能力，满足5G全业务场景的开通需求。PTN网络升级后，4G和5G业务在同一张物理网络上承载，统一运维管理，业务可以软隔离或硬隔离。

  新建SPN(Slicing Packet Network)网络方案，是指采用SPN设备建设一张新的物理网络，该网络需要实现端到端独立组网和连续覆盖。SPN方案在兼容PTN的基础上，对PTN设备的L0~L3层做了全方位的演进，以满足5G三大应用场景业务对承载网络的各种需求。新建的SPN网络初期主要用于承载新建的5G基站业务，也可以承载新建的4G基站业务，甚至实现综合业务承载。SPN网络与PTN现网可互联互通，但其运维管理是相互独立的。

  PTN升级方案分析

  现网PTN升级能力分析

  PTN现网设备总体上分为两类：盒式设备和框式设备。盒式设备采用集中式架构，其业务处理能力集中于主控板，主控板在整机成本中占比较高，升级SPN功能涉及主控板的替换。而框式设备采用分布式架构，其业务处理能力分布在线卡上，升级SPN功能主要涉及线卡的替换或新增。

  PTN网络接入层采用盒式设备，这类设备普遍存在背板能力受限、更换主控升级成本较高等问题，即使演进后具备SPN能力，也无法满足5G业务发展的需求。而PTN网络汇聚核心层采用框式设备，特别是4G网络时代建设的设备，其背板能力较强、槽位数量较为充足，通过新增线卡即可演进支持完整的SPN能力，部分线卡可通过软件升级支持部分SPN功能，即使是不具备升级能力的线卡，也可保留用于2G/4G/专线等业务的承载，整机升级成本较低。PTN框式设备升级支持SPN的能力已经在中国移动研究院实验室和试点网络中得到了充分的验证，目前已具备推广应用条件。

  从现网数据来分析，我们针对中国移动现网汇聚核心层设备进行了调研，这些设备中空闲槽位数量能够满足新增5G承载组网需求的设备数量占比如图1所示。

  由图1可见，小型汇聚设备由于本身槽位数量较少，在网数量也少，其升级潜力量有限，而大、中型汇聚设备85%以上均具备升级条件。因此，PTN升级方案在现网落地应用将具备非常大的商业价值。

  现网PTN升级方案建议

  从PTN设备本身来看，可以采用两种升级方案：一是同槽位替换，二是新增SPN线卡。同槽位替换是指将PTN线卡替换为SPN线卡，原PTN线卡的承载的业务改由SPN线卡承载。由于通常要在SPN线卡部署FlexE/SR，此时涉及到原2G/4G/专线等业务的割接调整，对现网业务有一定影响。该方案在完成升级后，5G业务与原2G/4G/专线等业务可采用软隔离，也可采用硬隔离。

  新增SPN线卡方案不需要对现网PTN原有业务进行割接调整，通过在设备空闲槽位新插SPN线卡，并增加对应光纤连接，即可在原PTN网络基础上提供SPN网络能力，实现一张物理网络在汇聚核心层同时提供PTN和SPN两个平面，原有PTN平面业务不做调整。增加的SPN网络平面可用于承载5G基站业务，如有需要也可以用于承载新增的4G或其它业务。而对于接入层设备，可按需采用SPN设备新建，或将PTN设备替换为SPN设备，接入层的PTN/SPN设备在一段时期内共存，且同时挂接在汇聚核心层的PTN平面和SPN平面下。

  在该方案下，PTN网络升级后整体组网架构如图2所示。在汇聚核心层通过新增SPN线卡和链路，建设SPN平面。接入层则按需建设或替换SPN设备。如原PTN网络接入层已经是10GE环，且带宽利用率较低，可以暂不升级，用于承载5G初期eMBB业务，待后续5G业务发展后再按需升级。若接入层原为GE环，则应采用SPN设备建设新的接入环，或直接采用SPN设备替代原接入环设备，SPN接入环可采用10GE组环，若对应为热点区域，则建议采用50GE组环。

  各种组网应用场景及业务部署方案如表1所示。

  在PTN升级方案中，汇聚核心层部署PTN/SPN双平面，接入层按需新建/替换为SPN设备，原2G/4G/专线业务均无需改造，5G基站可灵活地挂接在原PTN接入环或新的SPN接入环。

  PTN升级方案的优点

  PTN升级方案有以下优点：

  -目标方案可满足5G全生命周期需求

  设备升级后具备完整的SPN能力，可满足5G全生命周 期的承载网络需求。

  -基础资源要求低

  汇聚核心层无需新增机柜安装空间，只需要考虑新增板卡带来的功耗增加;如果采用新建SPN方案，则需要考虑新增机柜的安装空间和整机功耗的增加。

  -工程建设量小，可实现5G业务快速部署

  汇聚核心层仅新增板卡升级，接入层可按需建设，5G建设初期可利旧带宽充裕的接入环，实现5G基站业务的快速开通。

  -对现网业务影响小

  现网PTN承载的2G/4G/专线业务均无需割接调整。

  -按需分批投资，总投资小

  在5G部署初期，接入层SPN网络无需形成全覆盖和连续覆盖，对于5G优先覆盖的热点区域，可先投资建设，其他区域可利旧原PTN网络，待后续SPN产业链进一步发展，成本降低后再逐步完成全网连续覆盖;分期建设后，总体投资降低。

  在5G商用化进程提速的大背景下，PTN升级方案可以帮助运营商以最低的成本、最快的速度为用户提供5G服务，是运营商，特别是中小地市的运营商应重点考虑选择的一种5G承载解决方案。

       作者: 温建中