5G架構(gòu)革新明顯 承載網(wǎng)應(yīng)全面支撐

5G將成為信息通信領(lǐng)域未來5年被高度關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)之一,其將聚焦于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景,呈現(xiàn)超大容量、超高性能、高可靠性和低成本等特性,同時(shí)與人工智能、信息中心網(wǎng)絡(luò)等協(xié)同發(fā)展。

從目前設(shè)定的關(guān)鍵參數(shù)來看,針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景,5G用戶體驗(yàn)的接入峰值速率將達(dá)到數(shù)十Gbit/s,相比4G提升了百倍及以上的量級(jí),端到端時(shí)延要求則達(dá)到ms量級(jí)或更低,同步精度需要達(dá)到100ns量級(jí)。而在組網(wǎng)架構(gòu)和技術(shù)方面,5G需要引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、網(wǎng)絡(luò)切片等新型技術(shù)。5G的這些新型特性對(duì)于移動(dòng)前傳、移動(dòng)回傳等承載網(wǎng)絡(luò)提出諸多挑戰(zhàn)性需求,也推動(dòng)面向5G承載的傳送網(wǎng)迎來新一輪發(fā)展契機(jī)。

基站功能重新劃分,前傳呈現(xiàn)組網(wǎng)需求

考慮到5G在容量、時(shí)延、同步精度等方面的要求相對(duì)4G高出很多,原有基于室內(nèi)基帶處理單元(BBU)和遠(yuǎn)端射頻單元(RRU)構(gòu)建的C-RAN架構(gòu)及承載技術(shù)將面臨挑戰(zhàn),5G無線接入網(wǎng)的網(wǎng)元功能將重新分割并力求實(shí)現(xiàn)按需靈活設(shè)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(jù)應(yīng)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(xiàn)組網(wǎng)承載需求,同時(shí)可根據(jù)DU和CU的功能分割情況、部署方式和業(yè)務(wù)類型等選擇不同的承載技術(shù),譬如出現(xiàn)一級(jí)前傳和二級(jí)前傳等結(jié)構(gòu),但也不排斥與4G前傳類似結(jié)構(gòu)并存的情形。

流量歸屬變化明顯,回傳協(xié)同需求明顯

相比4G網(wǎng)絡(luò),5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將更為扁平化,一些原有及新增的功能(如移動(dòng)邊緣計(jì)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(fā)生明顯變化,基于不同5G網(wǎng)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(duì)于回傳網(wǎng)絡(luò)甚至前傳網(wǎng)絡(luò)的東西向協(xié)同流量調(diào)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(shí)需要一些新型的路由技術(shù)(譬如SR等)以提升路由效率,因此傳送網(wǎng)如何與IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能的有效分割和高效協(xié)同也是需要解決的問題之一。

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為復(fù)雜

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN將控制和承載(轉(zhuǎn)發(fā))實(shí)現(xiàn)了功能分離,并提出邏輯網(wǎng)絡(luò)切片的理念以靈活支撐云化業(yè)務(wù)。為了適配5G組網(wǎng)功能需求,傳送網(wǎng)需要同步引入基于SDN的光傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并結(jié)合5G多樣化承載需求,前傳、回傳和核心網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)之間按需協(xié)同工作。另外,傳送網(wǎng)也要逐步引入邏輯網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù),并從應(yīng)用平面、管控平面和傳送平面等不同維度支持相應(yīng)功能,譬如在SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,基于不同ODUk時(shí)隙、不同波長(zhǎng)、不同分組管道等在相同物理拓?fù)渖蠘?gòu)建和抽象出多個(gè)差異化的虛擬拓?fù)洳葱璩休d特定功能和性能要求的5G業(yè)務(wù)。

標(biāo)準(zhǔn)化研究加速,傳送制式尚待選擇

目前ITU-T、3GPP、IEEE、CPRI等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和團(tuán)體都已開展與5G承載相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作,如ITU-T SG15于2017年6月全會(huì)上新立了2個(gè)研究課題,3GPP正在全面推動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化等。另外,不同制式的承載技術(shù)目前也正在加速演進(jìn),綜合考慮超大容量、超低時(shí)延、超高同步精度和靈活組網(wǎng)等需求,除了普適的光纖直驅(qū)和波分復(fù)用技術(shù)等物理層技術(shù)之外,基于1.5層/2層的組網(wǎng)技術(shù)目前競(jìng)爭(zhēng)最為激烈,典型包括基于OTN及其簡(jiǎn)化制式并結(jié)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(duì)成熟,但功能和結(jié)構(gòu)可能需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化,后者需要從接口化為主演進(jìn)為組網(wǎng)技術(shù),尚待業(yè)界全力推動(dòng),具體選擇哪種制式尚待技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)及業(yè)界按需選擇。



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