【无线射频通信】-5G承载架构及产业进展分析

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----5G承载架构及产业进展分析与4G网络相比，5G在新业务特性、接入网和核心网架构等多方面发生显著变化，对承载网络的新型需求体现在"更大带宽、超低时延和高精度同步'三大性能要求，以及"多层级承载网络、敏捷化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载以及低成本高速组网'六大组网功能要求等方面，驱动着我国运营商乐观开展5G承载网络架构优化设计，并推动转发面、管控系统和同步支撑网的技术方案讨论和测试验证。本文在此基础上分析总结了我国5G承载网络架构和技术融合进展趋势，提出了产业化的进展建议，盼望业界协同推动产业化和标准化进程，全力支撑和迎接5G的到来。

一、5G承载网络架构需满意敏捷连接、分层组网和协同管控需求

5G承载网络是为5G无线接入网和核心网供应网络连接的基础网络，不仅为这些网络连接供应敏捷调度、组网爱护和管理掌握等功能，还要供应带宽、时延、同步和牢靠性等方面的性能保障。5G承载网络分为省干和城域两大部分，城域接入层主要为前传（AAU-DU）Fx接口的CPRI/eCPRI信号、中传（DU-CU）F1接口以及回传的N2（CU-SMF的信令）和N3（CU-UPF的数据）接口供应网络连接；城域的汇聚核心层和省干层面不仅要为回传供应网络连接，还需要为部分核心网元之间的N4、N6以及N9接口供应网络连接。

适应5G业务和管控进展的承载网络总体架构将具备差异化的网络切片服务力量。满意5G承载需求的5G承载网络总体架构见图2，包括转发面组网架构、协同管控架构、高精度同步支撑网三部分，通过转发平面的资源切片和管理掌握平面的切片管控力量，可为5G三大类业务应用、移动CDN网络互联、集团客户专线、租户专网以及家庭宽带等业务供应所需SLA保障的差异化网络切片服务力量。

图1、5G承载网络总体架构

（一）数据转发平面具备分层组网架构和多业务统一承载力量

端到端分层组网架构：5G承载组网架构包括城域与干线两个层面，其中城域内组网包括接入、汇聚和核心三层架构。接入层通常为环形组网，汇聚和核心层依据光纤资源状况，可分为环网与双上联组网两种类型。

差异化网络切片力量：在一张承载网络中通过网络资源的软、硬管道隔离技术，为不同服务质量需求的客户业务供应所需网络连接服务和性能保障，为5G三大类业务应用、集客专线等业务供应差异化的网络切片服务力量。

多业务统一承载力量：5G承载可基于新技术方案进行建设，也可以基于4G承载网进行升级演进。除了承载4G/5G无线业务之外，也可统一承载集客专线业务、家庭宽带的OLT回传、移动CDN以及边缘数据中心之间互联业务等，充分发挥承载网络价值。

（二）管理掌握平面支持统一管理、协同掌握和智能运维力量

5G承载的管理掌握平面应支持SDN架构，供应业务和网络资源的敏捷管理和掌握力量，并具备自动化和智能化的网络运维力量，详细功能特性包括：

统一管理力量：采纳统一的多层多域管理信息模型，实现不同子网的多层网络技术的统一管理。

协同掌握力量：基于Restful的统一北向接口实现多层多域的协同掌握；通过APP实现业务自动化和切片管控的协同服务力量。

智能运维力量：供应业务和网络的监测分析力量，包括流量测量、时延测量、告警分析等，是网络智能化运维的基础。

（三）5G同步支撑网为基本业务和协同业务供应所需同步性能

支撑基本业务同步需求：在城域核心节点（优选与省内骨干交汇节点）部署高精度时钟源（PRTC/ePRTC），承载网络具备基于IEEE1588v2的高精度时间同步传送力量，实现端到端1.5us时间同步，满意5G基本业务同步需求；

满意协同业务高精度同步需求：在5G协同业务需要百ns量级高精度时间同步指标状况下，可在局部区域（如CU所在汇聚机房）部署小型化增加型BITS设备，对地面链路同步信号进行误差补偿，从而提升网络定时服务质量和平安牢靠性；另外，还可以提升时间源头设备精度和承载设备同步传送力量，采纳高精度PTP以太网技术进行同步信号的局间和局内互联等。

二、5G前传有多种可选技术方案，综合成本是选择关键

5G无线接入网的部署模式有DRAN和CRAN两种场景，其中CRAN部署又可分为小集中和大集中等场景。DRAN场景相对简洁，AAU和DU一般分别部署在塔上和塔下；CRAN场景的AAU拉远距离通常在10km以内。5G前传的可选技术方案包括光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN、切片分组网络（SPN）等。考虑到综合成本和维护便利性等因素，5G前传将以光纤直连为主，局部光纤资源不足的地区，可通过网络设备承载方案作为补充。5G前传的网络设备方案选择需依据运营商网络需求和将来规划等选择合适的承载方案。

三、5G中回传技术方案呈现融合进展趋势，产业化和标准化是关键

5G中回传需要承载网络具备L0~L3的综合传送力量，包括以下功能层面：

1)业务适配层：实现多种业务到转发面通道或隧道的映射和适配功能。

2)L2/L3分组隧道层：为5G业务供应敏捷连接调度、OAM、爱护、统计复用和QoS保障功能，主要通过L2和L3的分组转发技术来实现，包括以太网、面对传送的多协议标签交换（MPLS-TP）和新兴的段路由（SR）等；

3)L1的TDM通道层：TDM通道技术不仅可为5G三大类业务应用（eMBB、uRLLC和mMTC）供应支持TDM通道硬隔离、复用调度、OAM、爱护和低时延的网络切片，并且可为高品质政企和金融专线供应高平安和低时延服务力量；

4)L0的光波长传送层：5G和专线等大带宽业务需要5G承载网络具备L0的单通路高速光接口和多波长光层传输、调度和组网力量。

为更好适应5G和专线业务综合承载需求，我国运营商提出了多种网络技术方案，包括切片分组网络（SPN）、面对移动承载优化的OTN（M-OTN）、IPRAN功能增加+光层三种技术方案，其技术融合进展趋势和共性技术占比越来越高，在L2和L3层均需支持以太网、MPLS（-TP）等技术，在L0层均需要低成本高速灰光接口、DWDM彩光接口和光波长组网调度等力量，差异主要体现在L1是基于OIF的敏捷以太网（FlexE）技术、IEEE802.3的以太网物理层还是ITU-TG.709规范的OTN技术，L1的TDM通道是基于切片以太网还是基于OTN的ODUflex。

四、5G承载网络技术方案的产业进展建议

5G中回传的承载技术方案在L1层的差异分别代表了不同传送网络背景的运营商演进思路，基于SPN和IPRAN增加功能方案的分组化承载技术是基于IP/MPLS和电信级以太网来增加轻量级TDM技术的演进思路，M-OTN方案是基于传统