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5G架构革新明显 承载网应全面支撑

2017-11-29
教学辅助中心-魏峥
5G将成为信息通信领域未来5年被高度关注的热点技术之一,其将聚焦于移动互联网、移动物联网等应用场景,呈现超大容量、超高性能、高可靠性和低成本等特性,同时与人工智能、信息中心网络等协同发展。

5G将成为信息通信领域未来5年被高度关注的热点技术之一,其将聚焦于移动互联网、移动物联网等应用场景,呈现超大容量、超高性能、高可靠性和低成本等特性,同时与人工智能、信息中心网络等协同发展。

从目前设定的关键参数来看,针对不同应用场景,5G用户体验的接入峰值速率将达到数十Gbit/s,相比4G提升了百倍及以上的量级,端到端时延要求则达到 ms量级或更低,同步精度需要达到100ns量级。而在组网架构和技术方面,5G需要引入软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、网络切片等新型技术。5G的这些新型特性对于移动前传、移动回传等承载网络提出诸多挑战性需求,也推动面向5G承载的传送网迎来新一轮发展契机。

基站功能重新划分,前传呈现组网需求

考虑到5G在容量、时延、同步精度等方面的要求相对4G高出很多,原有基于室内基带处理单元(BBU)和远端射频单元(RRU)构建的C-RAN架构及承载技术将面临挑战,5G无线接入网的网元功能将重新分割并力求实现按需灵活设置。目前3GPP按照逻辑功能将5G基站划分为中心单元(CU)和分布单元(DU),并根据应用需求在CU和DU之间还可嵌套分割出中间的CU或DU单元。如此一来,DU和CU之间将出现组网承载需求,同时可根据DU和CU的功能分割情况、部署方式和业务类型等选择不同的承载技术,譬如出现一级前传和二级前传等结构,但也不排斥与4G前传类似结构并存的情形。

流量归属变化明显,回传协同需求明显

相比4G网络,5G网络架构将更为扁平化,一些原有及新增的功能(如移动边缘计算等)将下移到汇聚层或更低,原有典型基于南北汇聚式的流量模式将发生明显变化,基于不同5G网元之间的东西向流量交互将显著增加,譬如gNB和gNB、CU和CU等,这对于回传网络甚至前传网络的东西向协同流量调度提出了新的需求。另外,随着5G部分核心功能的下移,基于三层(IP层)的功能将同样下移到汇聚层,同时需要一些新型的路由技术(譬如SR等)以提升路由效率,因此传送网如何与IP网络实现组网功能的有效分割和高效协同也是需要解决的问题之一。

5G网络架构更为复杂

5G 网络架构基于SDN将控制和承载(转发)实现了功能分离,并提出逻辑网络切片的理念以灵活支撑云化业务。为了适配5G组网功能需求,传送网需要同步引入基于SDN的光传送网络架构,并结合5G多样化承载需求,前传、回传和核心网传输网络之间按需协同工作。另外,传送网也要逐步引入逻辑网络切片技术,并从应用平面、管控平面和传送平面等不同维度支持相应功能,譬如在SDN的网络架构下,基于不同ODUk时隙、不同波长、不同分组管道等在相同物理拓扑上构建和抽象出多个差异化的虚拟拓扑并按需承载特定功能和性能要求的5G业务。

标准化研究加速,传送制式尚待选择

目前ITU-T、3GPP、IEEE、CPRI等国际标准化组织和团体都已开展与5G承载相关的标准化工作,如ITU-T SG15于2017年6月全会上新立了2个研究课题,3GPP正在全面推动5G标准化并考虑承载需求,IEEE1914正在开展新一代前传接口及适配研究,CPRI正在开展新型前传接口(eCPRI)标准化等。另外,不同制式的承载技术目前也正在加速演进,综合考虑超大容量、超低时延、超高同步精度和灵活组网等需求,除了普适的光纤直驱和波分复用技术等物理层技术之外,基于1.5层/2层的组网技术目前竞争最为激烈,典型包括基于OTN及其简化制式并结合部分分组功能的FlexO+ODUflex,以及基于分组化模式的FlexE等。前者相对成熟,但功能和结构可能需要进一步简化,后者需要从接口化为主演进为组网技术,尚待业界全力推动,具体选择哪种制式尚待技术竞争及业界按需选择。

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