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5G承载网络技术及结构分析


  来源: C114中国通信网 时间:2018-09-06 编辑:思扬
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随着4G网络的规模部署,5G的标准制定和关键技术研究也正在加速。我国IMT-2020推进组在《5G愿景与需求》白皮书中提出了5G的关键需求和能力指标,包括:0.1~1 Gbit/s 的用户体验速率、每平方千米一百万的连接数密度、毫秒级的端到端时延、每平方千米数十Tbit/s的流量密度、500 km/h以上的移动性和数十Gbit/s的峰值速率,同时在组网架构和技术方面还将引入网络功能虚拟化(NFV)/软件定义网络(SDN)、网络切片等新型技术。5G技术的新特性对承载网络提出诸多挑战性的需求,本文在总结5G承载网络架构变化的基础上,对5G前传、中传和回传网络可能的技术解决方案进行了分析,并介绍了5G传送技术标准化现状和发展方向。


 5G承载架构的变化

相对于4G LTE接入网的BBU和RRU两级构架,5G RAN将演进为CU、DU和AAU 3级结构,相应的承载网架构可以分解为前传、中传和回传网络。

5G无线网、核心网均会朝着云化和数据中心化的方向演进。CU可以部署在核心层或骨干汇聚层,用户面为了满足低时延等业务的体验则会逐步云化下移并实现灵活部署,为了实现4G/5G/Wi-Fi等多种无线接入的协同,基站的控制面也会云化集中,基站之间的协同流量也会逐渐增多。同时,边缘计算使得运营商和第三方服务能够靠近终端用户接入点,实现超低时延服务,为了满足这些时间敏感服务的低延迟要求,部分5G核心网的功能被放入移动边缘计算(MEC)中。由于MEC承担了5G核心网的部分功能,因此MEC与5G核心网之间的连接将是一个网状网连接。5G承载网络的整体架构如图1所示。



图1 5G承载网络架构的变化


在移动网络向5G演进的同时,局端机房重构也在进行。本地网内传统的局端机房逐步改造为属地化的边缘数据中心(DC)。同时,运营商综合业务接入点的建设和完善,也实现了移动业务、固网业务、专线业务的统一接入和汇聚。随着CU、MEC、OLT、CDN等网元的虚拟化,未来综合业务接入点也将演进成一个小型DC。未来城域网的流量将会是以边缘DC到综合业务接入点之间的南北向流量,以及边缘DC之间和综合业务接入点之间的东西向流量为主。5G阶段承载网的核心汇聚层也将会是一张面向统一承载的数据中心互联网络(见图1)。

总的来看,相比4G时代以南北向流量为主的流量模型,5G时代无线和核心网的云化给承载网带来任意流向的复杂连接,包含基站到基站之间、基站到不同层的核心网之间以及不同层核心网之间的流量备份和负载分担等,要求承载网能够提供灵活的3层连接、满足流量就近转发、节省传输资源以及保障最佳体验的要求。
 

5G承载网络架构和技术方案分析

5G承载网整体架构如图2所示。



图2 5G承载网整体架构


前传网络是AAU和DU之间5G承载网络的一部分。前传拓扑与DU部署的架构相关,有2种典型的DU部署,一种是分布式DU部署,另一种是集中式DU部署。

对于分布式DU部署,一个DU只连接到附近的AAU,是一种点到多点的拓扑结构。对于集中式DU部署,多个DU放置在同一个位置,可以使用星型和环型拓扑结构连接远端AAU,AAU和DU之间的距离小于10 km。

考虑到5G将分阶段部署,第1阶段非独立组网(NSA),5G与现有的3G/4G业务之间存在互通的需求。因此,前传网络需要支持采用通用公共无线电接口(CPRI)的2G/3G/4G业务和采用下一代前传接口(eCPRI/NGFI)的5G业务。前传的方案目前看还是以光层为主,可以采用光纤直驱、无源WDM、N×10 Gbit/s、N×100 Gbit/s波分等。ITU目前也在讨论采用简化的OTN,增加25G/50G OTN接口用于前传网络,提供必要的性能监测和保护等。

关键词:5G承载 网络 技术    浏览量:4250

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