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5G架構革新明顯 承載網應全面支撐

2017-11-29
教學輔助中心-魏崢
5G將成為信息通信領域未來5年被高度關注的熱點技術之一,其將聚焦于移動互聯網、移動物聯網等應用場景,呈現超大容量、超高性能、高可靠性和低成本等特性,同時與人工智能、信息中心網絡等協同發展。

5G將成為信息通信領域未來5年被高度關注的熱點技術之一,其將聚焦于移動互聯網、移動物聯網等應用場景,呈現超大容量、超高性能、高可靠性和低成本等特性,同時與人工智能、信息中心網絡等協同發展。

從目前設定的關鍵參數來看,針對不同應用場景,5G用戶體驗的接入峰值速率將達到數十Gbit/s,相比4G提升了百倍及以上的量級,端到端時延要求則達到 ms量級或更低,同步精度需要達到100ns量級。而在組網架構和技術方面,5G需要引入軟件定義網絡(SDN)、網絡功能虛擬化(NFV)、網絡切片等新型技術。5G的這些新型特性對于移動前傳、移動回傳等承載網絡提出諸多挑戰性需求,也推動面向5G承載的傳送網迎來新一輪發展契機。

基站功能重新劃分,前傳呈現組網需求

考慮到5G在容量、時延、同步精度等方面的要求相對4G高出很多,原有基于室內基帶處理單元(BBU)和遠端射頻單元(RRU)構建的C-RAN架構及承載技術將面臨挑戰,5G無線接入網的網元功能將重新分割并力求實現按需靈活設置。目前3GPP按照邏輯功能將5G基站劃分為中心單元(CU)和分布單元(DU),并根據應用需求在CU和DU之間還可嵌套分割出中間的CU或DU單元。如此一來,DU和CU之間將出現組網承載需求,同時可根據DU和CU的功能分割情況、部署方式和業務類型等選擇不同的承載技術,譬如出現一級前傳和二級前傳等結構,但也不排斥與4G前傳類似結構并存的情形。

流量歸屬變化明顯,回傳協同需求明顯

相比4G網絡,5G網絡架構將更為扁平化,一些原有及新增的功能(如移動邊緣計算等)將下移到匯聚層或更低,原有典型基于南北匯聚式的流量模式將發生明顯變化,基于不同5G網元之間的東西向流量交互將顯著增加,譬如gNB和gNB、CU和CU等,這對于回傳網絡甚至前傳網絡的東西向協同流量調度提出了新的需求。另外,隨著5G部分核心功能的下移,基于三層(IP層)的功能將同樣下移到匯聚層,同時需要一些新型的路由技術(譬如SR等)以提升路由效率,因此傳送網如何與IP網絡實現組網功能的有效分割和高效協同也是需要解決的問題之一。

5G網絡架構更為復雜

5G 網絡架構基于SDN將控制和承載(轉發)實現了功能分離,并提出邏輯網絡切片的理念以靈活支撐云化業務。為了適配5G組網功能需求,傳送網需要同步引入基于SDN的光傳送網絡架構,并結合5G多樣化承載需求,前傳、回傳和核心網傳輸網絡之間按需協同工作。另外,傳送網也要逐步引入邏輯網絡切片技術,并從應用平面、管控平面和傳送平面等不同維度支持相應功能,譬如在SDN的網絡架構下,基于不同ODUk時隙、不同波長、不同分組管道等在相同物理拓撲上構建和抽象出多個差異化的虛擬拓撲并按需承載特定功能和性能要求的5G業務。

標準化研究加速,傳送制式尚待選擇

目前ITU-T、3GPP、IEEE、CPRI等國際標準化組織和團體都已開展與5G承載相關的標準化工作,如ITU-T SG15于2017年6月全會上新立了2個研究課題,3GPP正在全面推動5G標準化并考慮承載需求,IEEE1914正在開展新一代前傳接口及適配研究,CPRI正在開展新型前傳接口(eCPRI)標準化等。另外,不同制式的承載技術目前也正在加速演進,綜合考慮超大容量、超低時延、超高同步精度和靈活組網等需求,除了普適的光纖直驅和波分復用技術等物理層技術之外,基于1.5層/2層的組網技術目前競爭最為激烈,典型包括基于OTN及其簡化制式并結合部分分組功能的FlexO+ODUflex,以及基于分組化模式的FlexE等。前者相對成熟,但功能和結構可能需要進一步簡化,后者需要從接口化為主演進為組網技術,尚待業界全力推動,具體選擇哪種制式尚待技術競爭及業界按需選擇。

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