5G對傳輸網(wǎng)的影響

1、2018.1,一,5G,業(yè)務(wù)場景及承載架構(gòu)演進,5G,的三類業(yè)務(wù)場景,mMTC (Massive Machine Type,Communication,大規(guī)模機器通信,主要場景包括車聯(lián)網(wǎng)、智能物流、智能資產(chǎn)管,理等，要求提供多連接的承載通道，實現(xiàn)萬物,互聯(lián),為減少網(wǎng)絡(luò)阻塞瓶頸，基站以及基站間的,協(xié)作需要更高的時鐘同步精度,uRLLC,Ultra Reliable & Low,Latency Communication,高可靠低,時延通信,主要場景包括無人駕駛汽車、工,業(yè)互聯(lián)及自動化等，要求極低時延和高可靠性,需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)處理方式進行改進，使,得高可靠性業(yè)務(wù)的帶寬、時延是可預(yù)期、可保,證

2、的，不會受到其它業(yè)務(wù)的沖擊,eMBB(Enhanced Mobile Broadband,增強型移動寬帶,主要場景包括隨時隨地的,3D,超高清視頻直播和分享、虛擬現(xiàn)實、隨時,隨地云存取、高速移動上網(wǎng)等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)，帶寬體驗從現(xiàn)有的,10Mbps,量級提升到,1Gbps,量級，要求承載網(wǎng)絡(luò)提供超大帶寬,5G,RAN,架構(gòu)演進趨勢,5G,的,RAN,網(wǎng)絡(luò)將從,4G/LTE,網(wǎng)絡(luò)的,BBU,Baseband,Unit,基帶單元）,RRU,兩級結(jié)構(gòu)將演進,到,CU,DU,和,AAU,三級結(jié)構(gòu),BBU,的非實時部分將分割出來，重新定義,為,CU,Centralized Unit,集中單元），負責(zé),

3、處理非實時協(xié)議和服務(wù),BBU,的剩余功能重新定義為,DU,Distribute,Unit,分布單元），負責(zé)處理物,理層協(xié)議和實時服務(wù),BBU,的部分物理層處理功能將與原,RRU,合并,為,AAU(Active,Antenna,Unit,有源天線處理,單元,其中,AAU,和,DU,之間是前傳,Fronthaul,DU,和,CU,之間是中傳,Middlehaul,CU,以上是,回傳,Backhaul,。當(dāng),CU,和,DU,合設(shè)時，稱為,gNB,其承載網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和與,4G,類似，僅包括前傳和回,傳兩個部分,5G,核心網(wǎng)架構(gòu)演進,5G,低時延,核心網(wǎng)元下移,New Core+EMC,4G,時代，核心網(wǎng)元

4、位置一般處于骨干層,UE,User,Equipment,用戶設(shè)備）到核心,網(wǎng)的時延將難以滿足要求。因此，核心網(wǎng)下,移以及云化成為,5G,發(fā)展的趨勢,3GPP,已經(jīng),將核心網(wǎng)下移納入討論范圍，并推動,MEC,Mobile,Edge,Computing,移動邊緣計算,的標(biāo)準(zhǔn)化,二,5G,承載需求分析,5G,承載網(wǎng)需求分析,大帶寬,關(guān)鍵指標(biāo),5G,早期站型,Sub6G/100MHz,5G,成熟期站型：超高頻,800MHz,前傳,3*25Gbps,3*25Gbps,中傳,回傳,峰值,均值,5Gbps/3Gbps,20Gbps/9.6Gbps,一個大型城域網(wǎng)為例,5G,基站數(shù)量,12000,個，帶,寬收

5、斂比取,6:1,核心層帶寬需求在初期就將超過,6T,成熟期將超過,17T,因此，在,5G,傳送承載網(wǎng),的接入、匯聚層需要引入,25G /50G,速率接口，而,核心層則需要引入,100G,及以上速率的接口,5G,承載網(wǎng)需求分析,低時延,指標(biāo)類型,移動終端,CU,eMBB,移動終端,CU,uRLLC,eV2X,enhanced,Vehicle,to,Everything,前傳時延,AAU-DU,時延指標(biāo),4ms,0.5ms,310ms,100us,來源,3GPP,TR38.913,3GPP,TR38.913,3GPP,TR38.913,eCPRI,設(shè)備,時延,可以考慮采用更大的時隙（如從,5Gbp

6、s,增,加到,25Gbps,減少復(fù)用層級、減小或取,消緩存等措施來降低設(shè)備時延，達,1us,量,級甚至更低,可以考慮樹形組網(wǎng)取代環(huán)形組網(wǎng)：環(huán)形組網(wǎng),輸出節(jié)點逐一累積傳輸時延，而樹形組網(wǎng)只,要考慮源宿節(jié)點間的時延累積，可大力提升,組網(wǎng),架構(gòu),網(wǎng)絡(luò)對苛刻時延的耐受性,5G,承載網(wǎng)需求分析,網(wǎng)絡(luò)切片,邊緣云,NFV,核心云,NFV,移,動,性,QOS,eMBB,uRLLC,時,延,帶,寬,mMTC,可,靠,性,為更好支持不同的應(yīng)用,5G,將支持網(wǎng)絡(luò)切片能力,每個網(wǎng)絡(luò)切片將擁有自己獨,立的網(wǎng)絡(luò)資源和管控能力,前傳網(wǎng)絡(luò),對于,5G,采用的,eCPRI,信號一般采用透明傳送的處理方式，不,需感知傳送的具體

7、內(nèi)容，因此對不同的,5G,網(wǎng)絡(luò)切片不需要進行特殊處理,中傳,回傳,需要考慮如何滿足不同,5G,網(wǎng)絡(luò)切片在,帶寬、時延和組網(wǎng)靈活,性,方面的不同需求，提供面向,5G,網(wǎng)絡(luò)切片的承載方案,5G,承載網(wǎng)需求分析,靈活組網(wǎng),回傳,5G,網(wǎng)絡(luò)的,CU,與核心網(wǎng)之間,S1,接口）以及相鄰,CU,之間,eX2,接口）都有,連,接,需,求,一般認(rèn)為,是,S1,流量的,1020,如果采用人工配置靜態(tài)連接的方式，配置工作量會非常繁重，且靈活性差，因此回,傳網(wǎng)絡(luò)需要支持,IP,尋址和轉(zhuǎn)發(fā)功能,另外,為了滿足,uRLLC,應(yīng)用場景對超低時延的需求，需要采用,CU/DU,合設(shè)的方式，這樣承載網(wǎng)就只有,前傳和回傳兩部分了

8、,此時,DU/CU,合設(shè)位置的承載網(wǎng)同樣需要支持,IP,尋址和轉(zhuǎn)發(fā)能力,中傳,5G,初期,DU,與,CU,歸屬關(guān)系相對固定,一般是一個,DU,固定歸屬到一個,CU,因此中傳網(wǎng)絡(luò)可以不需,要,IP,尋址和轉(zhuǎn)發(fā)功能。但是,未來,考慮,CU,云化部署后，需要提供冗余保護、動態(tài)擴容和負載分擔(dān)的能力,從而使得,DU,與,CU,之間的歸屬關(guān)系發(fā)生變化,DU,需要靈活連接到兩個或多個,CU,池,這樣,DU,與,CU,之間,的中傳網(wǎng)絡(luò)就需要支持,IP,尋址和轉(zhuǎn)發(fā)功能,中傳和回傳承載網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)流量仍然以南北向為主，東西向為輔。并且不存在一個,DU/CU,會與其它所有,DU/CU,有東西向流量的應(yīng)用場景，一個,

9、DU/CU,只會與周邊相鄰小區(qū)的,DU/CU,有東西向流量，因此業(yè)務(wù)流向,相對簡單和穩(wěn)定，承載網(wǎng)只需要提供簡化的,IP,尋址和轉(zhuǎn)發(fā)功能即可,5G,承載網(wǎng)需求分析,時鐘同步精度提升,5G,承載需要更高精度的同步,5G,承載網(wǎng)架構(gòu)須支持時鐘隨業(yè)務(wù)一跳直達，減少中間節(jié)點時鐘處,理；單節(jié)點時鐘精度也要滿足,ns,精度要求,精度受限于無線空口幀長度,5G,的空口幀長度,1ms,比,4G,空口幀,10ms,小,10,倍，從而給同步精度預(yù)留的指標(biāo)也會縮小，具,體指標(biāo)尚待確定,Master,BITS,1500ns,GPS,升級，提升同步精度,4G,30ns,Master,ATOM,GPS,130ns,100n

10、s,30ns,1200ns30,跳,RR,U1,承載網(wǎng)設(shè)備升級，提升同步精度,BITS,從核心下移到匯聚，小型化，減少跳數(shù),8ns,80ns10,跳,RR,U1,天線,RR,U2,天線,RR,U3,天線,天線,天線,天線,RR,U3,100ns,RR,U2,20ns,BBU,BBU,無線基站升級，提升同步精度,三,5G,承載方案,5G,前傳承載方案,有源,OTN/WDM,承載方案,光纖直連方案,無源,CWDM,方案,DU,OTN,OTN,AAU,站,DU,有源,OTN/WDM,承載,組網(wǎng)方式,優(yōu)勢,劣勢,環(huán)網(wǎng)、點到點網(wǎng)絡(luò),光纖直連方案,星型、點到點網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)簡單,消耗大量光纖資源，僅適合部署于

11、光纖資源豐,富區(qū)域,無源,CWDM,點到點網(wǎng)絡(luò),純無源技術(shù)，設(shè)備簡單，節(jié)約光纖,運維定界不清晰、故障定位難、波長,規(guī)劃復(fù)雜,節(jié)省光纖、提供環(huán)網(wǎng)保護、支持綜,合承載、支持業(yè)務(wù)收斂,成本相對較高,5G,前傳承載方案適用場景,接入站點,綜合業(yè)務(wù)機房,DU,綜合業(yè)務(wù)機房,DU,DU,接入站點,AAU,AAU,接入站點,場景,A,小集中,場景,B,P2P,大集中,場景,B,DU,部署位置較高，位于綜合接入點機房，與,DU,相連的,5G AAU,數(shù)量一般大于,30,個，接入,主干光纜為樹形結(jié)構(gòu),有源,無源,OTN/WDM,場景,C,大集中,組網(wǎng)場景,場景,A,DU,部署位置較低，與,4G,宏站,BBU,部

12、署位置基本一致，此時與,DU,相連的,5G AAU,數(shù)量一般小于,30,個,10,個宏站,有源,無源,CWDM/DWDM,場景,C,DU,部署位置較高，位于綜合接入點機,房，與,DU,相連的,5G AAU,數(shù)量一般大,于,30,個，接入主干光纜為環(huán)形結(jié)構(gòu),有源,OTN/WDM,描述,適用方案,5G,中傳和回傳承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),5G,中傳和回傳對于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡(luò)切片等方面需求基本一致，因此可以,采用統(tǒng)一的承載方案,5G,中傳和回傳承載方案,方案,1,分組增強型,OTN+IPRAN,方案,方案,2,端到端分組增強型,OTN,方案,OTN,設(shè)備按需配置,ODUk,穿通模式，保證,5G,承

13、載對低時延,和帶寬保障的需求,分組增強型,OTN,與,IP,RAN,之間通過,BGP,協(xié)議實現(xiàn)路由信息,的交換,為了滿足,5G,承載對大容量和網(wǎng)絡(luò)切片的承載需求,IPRAN,需要引入,2550100GE,等高速接口技術(shù),采用,FlexE,Flexible Ethernet,靈活以太網(wǎng),等新型接口技,術(shù)實現(xiàn)物理隔離,相比方案,1,不用跨平臺維護，從而更好地發(fā)揮分組增,強型,OTN,強大的組網(wǎng)能力和端到端的維護管理能力,可利用分組增強型,OTN,進行業(yè)務(wù)綜合承載，包括家寬,專線業(yè)務(wù),分組增強型,OTN,可與前傳承載方案銜接，前后傳統(tǒng)一,承載，降低,Capex,和,Opex,5G,網(wǎng)絡(luò)切片承載方案,

14、基于一層隔離承載方案,1,光通道劃分,ODUFlex,2,端口隔離（實現(xiàn)簡單、粒度大,3,靈活以太,FlexE,物理層交叉（一層與二層之間,基于二層隔離承載方案,MPLS-TP,標(biāo),簽,VLAN ID,也即邏輯隔離，通,過,Qos,控制策略滿足不同切片的帶寬、時延和丟,包等性能需求,OTN,網(wǎng)絡(luò)切片承載方案可結(jié)合,SDN,智能控制，提升開通、維護效率,四、結(jié)論輸出,5G,對傳輸網(wǎng)影響,帶寬測算模型,5G,單站測算模型,4G/LTE,3,小區(qū),3,載波,4,天線,5G,低頻,3,小區(qū),64,天線,5G,高頻,3,小區(qū),128,天線,基站（頻寬,Hz,4G,5G,低頻,100M,5G,高頻,200

15、M,低頻基站,4G+5G,低,高頻基站,4G+5G,高,5G,回傳帶寬測算模型,帶寬,均值,0.36,2.4,8.4,2.76,8.76,峰值,1.14,5.6,17.6,6.74,18.74,核心層,核心層,核心層,基站,接入比例,等效基站數(shù),個,15,12,6,1,1080,72,6,1,傳輸網(wǎng)帶寬需求,接入,收斂比,8:4:1,峰值站,均值站,1:5,低頻共站,25G/100G,匯聚,2:1,收斂,100G/N*100G,核心,4:1,收斂,100G/200G,5*2.76+1*6.74=20.54G,5*8.76+1*18.74=62.54G,60*2.76+12*6.74)/2=12

16、3.24G,60*8.76+12*18.74)/2=375.24G,900*2.76+180*6.74)/8=462.15G,900*8.76+180*18.74)/2=1407.15G,高頻共站,5G,對傳輸網(wǎng)影響,關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用和架構(gòu)模型,五、相關(guān)新技術(shù),超,100G,技術(shù),超,100G,技術(shù)采用高級調(diào)制格式，具有更高的頻譜效率，能在一定的頻譜帶寬上實現(xiàn)更高的傳輸速率。相對于,QPSK,信號,16QAM,每符號能夠加載,2,倍的比特數(shù)，因而能夠降低信號的波特率（相同速率），提高頻譜效率和,系統(tǒng)傳輸容量。但是隨著調(diào)制格式的提升，傳輸距離也隨之下降，因此，在考慮調(diào)制格式的同時，還應(yīng)考慮傳輸,距

17、離、應(yīng)用場景和適用范圍。目前成熟的,100G,QPSK,的無電中繼傳輸距離可達,4000,公里以上，而超,100G,技術(shù)的,傳輸距離大約為數(shù)百公里，可以應(yīng)用于城域網(wǎng)和本地網(wǎng)。,OTN,超,100G,應(yīng)用場景,DC,互聯(lián),分組增強型,OTN,隨著老舊的,SDH,設(shè)備逐漸退網(wǎng)，小顆粒的,TDM,類專線業(yè)務(wù)的承載方式需要重新考慮。在,OTN,上集成,VC,交叉和分組功,能，采用,OTN,網(wǎng)絡(luò)承載,TDM,類業(yè)務(wù)、分組業(yè)務(wù),方案一：采用原有電交叉子架增加獨立,VC,交叉單板、分組處理板，和通用的業(yè)務(wù)線卡,方案二：采用統(tǒng)一交叉矩陣，和混合,VC,功能、分組功能的專用業(yè)務(wù)線卡,方案一,方案二,小型化,OT

18、N,主要應(yīng)用場景,1,小型化,OTN,應(yīng)用需求主要為適應(yīng)城域內(nèi)多業(yè)務(wù)接,入及機房環(huán)境要求，在城域發(fā)展小型化、低功耗、緊,湊型,OTN,可實現(xiàn),OLT,到,BRAS,一跳直達，滿足未來,4K/8K,等更大帶寬、更低時延業(yè)務(wù)的需求；可從業(yè)務(wù),接入疏導(dǎo)、傳送性能、維護管理、可靠運行、節(jié)能減,排等多方面有效解決邊緣層面的傳送需求，具有小身,材、大能耐、低功耗、高可靠特性，交流或直流供電,可選，適應(yīng)各種邊緣接入場景和各種機房條件,鄉(xiāng)鎮(zhèn)全業(yè)務(wù)回傳,2,CPRI,前傳，實現(xiàn),BBU,集中部署，實現(xiàn),2G/3G/4G/5G,統(tǒng)一承載，同時節(jié)省大量的光纖資源,3,固網(wǎng)寬帶,OLT,上行鏈路承載，節(jié)省光纖資源；每條,上行鏈路都有保護通道，提升了網(wǎng)絡(luò)健壯性；網(wǎng)絡(luò)層,次簡潔，靈活遷移,OLT,歸屬節(jié)點，同時，可以解決長,距離傳輸問