5G 不仅考虑人与人的连接，也考虑人与物、物与物的连接需求，4G 主要追求速率， 5G 同时关注速率，连接数密度和时延三大关键性能指标。相比于 4G 网络，5G 采用更 宽的无线频谱，更大规模的多入多出(MIMO)新技术。承载网是 5G 的“路”，流量是 5G 的“车”，需要先修路再行车，路越宽、车流越大。 5G 的全新需求: 1)更大带宽:随时随地的 3D/超高清视频直播和分享、虚拟现实、 随时随地云存取、高速移动上网等大流量移动宽带业务，带宽体验从现有的 10Mbps 量 级提升到 1Gbps 量级。 2)更低时延、更高可靠性:无人驾驶汽车、工业互联及自动化 等，要求极低时延和高可靠性，需要对现有网络的业务处理方式进行改进，使得带宽、 时延是可预期、可保证的，不会受到其它业务的冲击; 3)万物互联:车联网、智能物 流、智能资产管理等，要求提供多连接的承载通道，实现万物互联; 4)更精准时钟同 步:为减少网络阻塞瓶颈，基站以及基站间的协作需要更高的时钟同步精度。 为了满足上述业务要求，5G 在网络架构、灵活连接、带宽、时延、同步等方面将 产生较大变化。而承载网是无线业务发展的根本保障，其技术演进的平滑是快速支撑无 线跨代演进的关键。 图 1:5G 全面的网络挑战 图 2:5G 承载网总体需求
传输承载网在 4G 时代全面实现 PTN/IPRAN 承载，5G 时代将演进至 SPN/增强 IPRAN。PTN 技术采用 MPLS-TP 技术，侧重于二层以太网业务，同时也支持三层功能， 主要由中国移动部署。IPRAN 侧重于三层路由功能，业务调度较灵活，主要由中国电信、 中国联通部署。而 SPN 在 PTN 技术基础上引入 FlexE 接口、 FlexE 交叉、SR 等技术， 并前向兼容 PTN，增强 IPRAN 则在 IPRAN 基础上引入 FlexE 接口、SR 等技术，采用 路由器组网。 图 3:承载技术发展概况 5G 承载将面临大带宽、低时延、灵活连接、网络切片、时间同步、管控一体、前 传资源等七大挑战。 其中大带宽是 5G 最直接和首要的需求，所有 5G 业务场景都需要依靠足够粗的“管 道”。根据调研，目前运营商现网接入层面临挑战较大，面向 5G 接入层设备客户接口需 10GE/25GE，网络接口需 50GE 以上，当前设备难以支持。汇聚层与核心层挑战次之， 当 5G 仅部署低频站时，部分设备可升级支持，同时部署高频站时，当前设备难以支持。 5G 无线侧将引入 Massive MIMO 技术，其可以使用大量天线形成大规模的天线阵 列，现有的 4G 基站只有十几根天线，但 5G 基站可以支持上百根天线，使基站可以 同时向更多用户发送和接受信号，从而将移动网络的容量提升数十倍或更大。 图 4:4G、5G 无线天线对比 图 5:4G、5G 承载网带宽需求对比 根据测算，5G 商用初期单个基站带宽需求峰值约 6Gbps，均值带宽需求约 3Gbps。 按此计算，未来 5G 承载网接入层环会达到 30 Gbps 的容量，汇聚层可能超过 100Gbps 容量，核心层需要 200Gbps 甚至 400Gbps 容量。未来如果部署 28G 高频段基站，则接 入层可能会超过 100Gbps，汇聚层超过 400Gbps，核心层超过 600Gbps 容量。 而当前 4G 传输网接入层约 10Gbps 容量，汇聚层、核心层约 100Gbps 容量，面向 5G 带宽需求已经面临较大挑战，需要进行端到端升级，对产业链各环节影响深远。
传输承载网是为上层移动网、交换网、数据网和支撑网等各类业务网提供业务信息 传送手段的基础设施，是运营商各个网络的关键承载网络。 传输承载网一般分为省际/省内骨干网、城域网两级，而城域网是整个传输承载网 中设备量最多、最基础、结构最复杂、与末端业务最相关的网络，直接承载了 2/3/4G 移动业务、政企、家宽等业务。根据统计，城域网设备量占全网传输设备总量的 90%左 右，而城域网又可分为接入层、汇聚层和核心层网络: 图 6:传输承载网络结构 传输网主要由光纤光缆和传输设备组成，传输设备负责控制和传送整个传输网上的 流量，其主要由华为、中兴、烽火等系统设备商生产。传输设备的上游主要包括光器件、 芯片和原材料，下游主要是电信运营商、数据中心等。 光器件在电信网络、数据中心网络中有不同的细化分类，例如光放大器、光纤连接 器、光模块、光电检测器等，都属于光器件。而光模块是其中比较重要、市场非常广阔 的一类，光模块是起到光电转换作用的一种连接模块，其中发送端把电信号转换成光信 号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号，按照封装形式分类常见的有 SFP，SFP+，SFF，千兆以太网路界面转换器(GBIC)等。 光模块的上游是芯片和原材料的供应商，光模块厂商使用上游的芯片和原材料完成 各种光模块的封装，然后交给华为、中兴、烽火等传输系统设备商，最终应用到电信运 营商或数据中心的网络中。 图 7:传输设备上下游情况 图 8:烽火 PTN 传输设备 CiTRANS 650 系列 图 9:产业链主要厂商
网络方面，5G 前传、中传、回传统一承载组网方案。并将在如下三方面进行创新: 大端口，组网能力增强:10GE 到基站，50GE 到接入层，汇聚层 100GE 起步，具 备 400GE 演进能力，在业务密集的区域采用彩光方案; 协议增强，敏捷调度:三层技术到网络边缘，灵活调度东西向、南北向流量，引入 Segment Routing 简化协议，匹配自动化部署; 分片技术，综合承载:SDN 架构承载，结合 FlexE 技术推动承载网络分片，逐步使 能一张网络承载垂直行业的业务。 图 10:全业务传输承载网络方案
此外，在设备指标性能、业务处理芯片和光模块方面 5G 承载网也在积极创新。目 前 5G 承载端到端产业趋于成熟，已形成国内外厂家广泛参与的良好产业形势。 图 11:5G 承载产业发展情况
国内三大运营商联合产业链各厂商，积极推进标准、设备、芯片、测试仪表成熟， 打造完整的 5G 传输产业链。以中国移动 SPN 为例，预计 2018 年下半年具备 SPN 规模 测试条件，2019 年下半年具备商用能力。 ps：数据报告来自东吴证券 |
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