侯揚(yáng) 賀石嘉 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司湖南分公司

1.概述

展望未來(lái)十年，無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)新業(yè)務(wù)、新需求將持續(xù)快速發(fā)展，5G無(wú)疑將是其中的主角。

與前幾代移動(dòng)通信技術(shù)不同的是，5G將強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)全產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從以前側(cè)重于人與人的連接、簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變到萬(wàn)物互聯(lián)、全業(yè)務(wù)發(fā)展，覆蓋物聯(lián)、車(chē)聯(lián)、VR、工廠、醫(yī)療、智慧城市、無(wú)人機(jī)等更多行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程機(jī)械控制等眾多行業(yè)的顛覆式創(chuàng)新將在5G時(shí)代從夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

5G承載是5G端到端系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本文將對(duì)5G承載技術(shù)進(jìn)行初步探索。

2. 5G業(yè)務(wù)場(chǎng)景及架構(gòu)演進(jìn)

相比4G主要考慮人與人，追求速率，5G不僅考慮人與人，也考慮人與物、物與物，重點(diǎn)關(guān)注速率、連接數(shù)密度和時(shí)延三大最關(guān)鍵性能指標(biāo)。

IMT-2020被確認(rèn)為5G唯一的官方候選名稱，確定了三大類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類(lèi)通信、超可靠低時(shí)延通信。

2.1 5G無(wú)線架構(gòu)演進(jìn)

5G無(wú)線基站功能將分解為CU、DU和AAU三個(gè)功能模塊,標(biāo)準(zhǔn)化中確定的CU/DU都是邏輯網(wǎng)元，實(shí)際兩者可以分開(kāi)，也可以一體化部署，兩種方式在5G系統(tǒng)均有可能部署,承載網(wǎng)需要多種部署方式的承載需求。

2.2 5G核心網(wǎng)的變化

運(yùn)營(yíng)商在2G/3G/4G時(shí)代，基本上以2C市場(chǎng)為主，用戶行為簡(jiǎn)單、需求簡(jiǎn)單，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商形成了傳統(tǒng)CT的封閉電信網(wǎng)絡(luò)。5G時(shí)代以行業(yè)市場(chǎng)為主，需求繁雜、零散，三大場(chǎng)景業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延等要求差異化巨大。

5G核心網(wǎng)云化下移給承載網(wǎng)帶來(lái)的最大變化是連接變化及降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，核心網(wǎng)部分功能將下沉至城域，MEC/RGW可能會(huì)下沉至城域匯聚節(jié)點(diǎn)，DGW可能下沉至城域核心節(jié)點(diǎn)，城域網(wǎng)需考慮GI接口互聯(lián)網(wǎng)流量的疏導(dǎo)。

3. 5G承載網(wǎng)需求

3.1 5G大帶寬需求

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)在MWC2017發(fā)布的5G原型樣機(jī)白皮書(shū)中對(duì)5G各類(lèi)站型帶寬的核算，低頻單站峰值帶寬將超5G，高頻單站峰值帶寬近20G。

結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)接入環(huán)、匯聚環(huán)、核心環(huán)情況分析，理論上來(lái)看，接入層需支持50GE/100GE，匯聚層需支持100GE/200GE，核心層需支持200GE/400GE。

3.2 5G低時(shí)延需求

不同的應(yīng)用對(duì)時(shí)延的要求不同，詳細(xì)見(jiàn)下表。為滿足5G超低時(shí)延業(yè)務(wù)需求，除了承載設(shè)備降低單跳時(shí)延之外，主要需要通過(guò)降低空口時(shí)延，以及核心網(wǎng)下移以減少光纖時(shí)延。

類(lèi)別 4G時(shí)延 標(biāo)準(zhǔn)參考 5G時(shí)延 標(biāo)準(zhǔn)參考User Plane(one way) 10ms TR 25.913 參考各業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)Control Plane 100ms TR 25.913 10ms TR 38.913 V2X 20ms～100ms TS 22.185 3ms～10ms TS 22.186 eMBB 10ms NA 10ms TR 22.863 mMTC NA NA 時(shí)延不敏感 TR 22.861

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3.3 5G網(wǎng)絡(luò)切片需求

5G垂直行業(yè)IoT差異化對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出端到端切片訴求，網(wǎng)絡(luò)分片的推動(dòng)力來(lái)源于5G的多樣化應(yīng)用場(chǎng)景，連續(xù)廣覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠、低功耗大連接等場(chǎng)景差異巨大，承載網(wǎng)需滿足時(shí)延保證、路徑選擇，帶寬保證等方面嚴(yán)格區(qū)分和精細(xì)控制，滿足差異化SLA業(yè)務(wù)需求。

3.4 5G時(shí)間同步需求

根據(jù)3GPP的TS38.104，分析了5G的頻率同步和時(shí)間同步的性能指標(biāo)需求，結(jié)論是5G 基本業(yè)務(wù)同步需求與4G相當(dāng)，均為3us；5G協(xié)同業(yè)務(wù)需求指標(biāo)：65ns/130ns/260ns/3us；絕大多數(shù)百納秒量級(jí)的時(shí)間同步要求一般發(fā)生在同一個(gè)RRU內(nèi)的2個(gè)載波，無(wú)需網(wǎng)同步；少量百納秒量級(jí)的時(shí)間同步要求可能發(fā)生在同一CU/DU下的不同RRU之間，需基于前傳網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步；對(duì)于基站定位等業(yè)務(wù)，則提出了更高的時(shí)間同步指標(biāo)要求，如3m定位精度需10ns時(shí)間同步精度，基于網(wǎng)同步實(shí)現(xiàn)難度較大，需結(jié)合其它定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

4. 5G承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

總體來(lái)看，面向5G的需求，承載網(wǎng)必須具備以下的關(guān)鍵技術(shù)：

4.1 大帶寬技術(shù)

4.2 超低時(shí)延技術(shù)

分組網(wǎng)絡(luò)時(shí)延關(guān)鍵影響因素在“距離”、“轉(zhuǎn)發(fā)速度“、”擁塞”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化、轉(zhuǎn)發(fā)面新技術(shù)和信道化隔離，可有效控制時(shí)延。

4.3 網(wǎng)絡(luò)分片技術(shù)

FLexE實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分片是基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的輕量級(jí)增強(qiáng)，引入FlexE Shim（時(shí)隙化技術(shù)），采用64/66bit以太網(wǎng)的物理層碼塊，基于64/66bit塊構(gòu)成時(shí)隙，將TDM交換與分組交換融合，簡(jiǎn)單來(lái)講，F(xiàn)lexE = 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) + 時(shí)隙調(diào)度。

4.4 靈活組網(wǎng)技術(shù)

在支持靈活調(diào)度方面引入SR和SDN技術(shù)，SR是基于MPLS分段路由的傳送網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)解耦支持連接和無(wú)連接業(yè)務(wù)模型，增加”雙向SR-TP隧道”和“面向連接OAM”特性 ；SDN Based L3VPN是基于SDN集中控制的IP路由技術(shù)，提供集中式路由控制能力，路由策略靈活可編程能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活調(diào)度，利用路由集中策略和分布式協(xié)議之間的適度結(jié)合，降低轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備復(fù)雜度。

4.5 高精度時(shí)間同步

采用超高精度技術(shù)，把5G同步精度由4G的±1.5微秒提升至±390納秒量級(jí)，需要更嚴(yán)格控制設(shè)備內(nèi)部同步時(shí)戳和芯片延時(shí)處理，涉及同步硬件的更新。

5. 5G承載建議

根據(jù)相關(guān)指導(dǎo)意見(jiàn)，5G承載堅(jiān)持現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)路線，確保4G建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)在5G承載時(shí)能充分發(fā)揮效益。

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)初期以容量提升為主，建議市城區(qū)接入層升級(jí)至50GE環(huán)網(wǎng)，部分區(qū)域10GE環(huán)可滿足少量5G站接入；中期根據(jù)流量變化逐步擴(kuò)容升級(jí)，市城區(qū)匯聚層升級(jí)至200GE；后期全網(wǎng)流量快速增長(zhǎng)，核心層引入400GE接口。

現(xiàn)階段應(yīng)加大基礎(chǔ)資源的儲(chǔ)備工作，機(jī)房與系統(tǒng)建設(shè)相匹配，適度超前規(guī)劃，面向全專(zhuān)業(yè)各系統(tǒng)組網(wǎng)需求進(jìn)行布局，進(jìn)行資源整合，挖潛現(xiàn)有機(jī)房資源能力；管道與光纜建設(shè)相匹配，根據(jù)光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，加大市政道路管線覆蓋力度，挖潛整改，合理規(guī)劃，提升現(xiàn)有管線資源使用效率。