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5G承载网架构

2020-10-21 11:14:26 深圳市海誉光通讯技术有限公司 阅读

“5G商用,承载先行”

5G承载网络为5G接入网和核心网提供基础的网络连接

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【5G对承载网关键性能要求】

承载网从1G到4G经历了从低带宽到高带宽的变化,功能已经很强大了,但是为了支持1Gbps的用户体验速率,毫秒级的延迟,5G在4G的基础上对承载网有了更加严格的要求。

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大带宽

带宽是5G承载网最基础和最重要的技术指标。连续广域覆盖场景是移动通信最基本的覆盖方式,需要随时随地为用户提供100Mbps以上的用户体验速率。

低时延,高精度时间同步

5G最重要的需求之一,就是低时延低,车联网,工业控制等垂直行业对时延和可靠性要求苛刻,需要实现个位数毫秒级的端到端时延和几乎100%(6个9级别99.9999%)的可靠性。这要求承载网技能提供超低的传送时延和超低的处理时延,又能提供极强的故障恢复能力。

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网络切片

承载网是端到端业务路径的一部分,必须满足多场景下不同业务需求,要求承载网络支持5G切片网络的业务隔离和独立运维需求,为不同类型的业务分配不同类型的承载网切片,每个承载网切片就象一个独立的物理网络。

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网络架构

5G承载网包括城域网和省干网两个层面,其中城域网包括城域网接入层,城域网汇聚层和核心层,骨干网包括省内/省际干线。

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城域接入层主要为前传Fx接口的CPRI/eCPRI信号、中传F1接口以及回传的N2(信令)和N3(数据)接口提供网络连接;
城域的汇聚/核心层和省干层不仅要为回传提供网络连接,还需要为部分核心网元之间的N4、N6以及N9接口提供网络连接。

5G RAN网络

主要由3个网元组成,分别是:
CU(Centralized Unit,集中单元):非实时处理,集中部署,通用硬件。
DU(Distribute Unit,分布单元):HARQ流程,高实时数字信号处理,面向空口,保证频谱效率。
AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元):eCPRI封装,带宽收敛,与天线数无关,与负载相关。
由于RAN的分离,承载网分成三个部分:
前传(Fronthaul):AAU和DU之间
中传(Midhaul):DU和CU之间
回传(Backhaul):CU之上

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5G前传网络

主要实现AAU到DU之间的信号拉远传输,目前有4种方案:光纤直连、无源WDM、有源WDM和半有源WDM。

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光纤直连:使用25G灰光模块,包括双纤双向和单纤单向,无需额外的传输设备,但是光纤资源占用很多,适用于小规模场景;
无源WDM:使用25G彩光模块,AAU直接采用彩光模块,通过分支光缆连接到无源合分波器,DU侧使用无源合分波器进行波长复用/解复用,实现AAU到局端彩光连接;
有源WDM:AAU/BBU至WDM设备间25G灰光模块,在WDM设备间需要25/100G彩光模块,减少了末端光纤数量,支持全拓扑结构如环带链/环形/链型/星型;
半有源WDM:AAU侧为无源WDM,不受供电限制, BBU侧WDM为有源设备,可以实现监控、故障检测和保护等能力。
根据应用场景及光纤资源情况,前传主要有D-RAN(Distributed-RAN)、C-RAN(Centralized-RAN)小集中和C-RAN大集中三种情况。

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D-RAN部署场景,采用光纤直驱方案,通常建议采用BiDi单纤双向传输,可节约一半光纤资源。在C-RAN小集中场景下,需要6个25G接口,采用6波CWDM传输方案。

5G中传和回传网络

5G中回传覆盖城域接入层、汇聚层与核心层,主要有两种方案。

分组增强型OTN+IPRAN
利用带有路由转发功能的分组增强型OTN设备组建中传网络,回传部分继续使用现有IPRAN(IF Radio Access Network,IP化无线接入网)架构,OTN与IPRAN之间使用BGP协议进行路由转发。
为了满足5G承载对大容量和网络切片的承载需求,IPRAN需要引入25GE、 50GE、100GE等高速接口技术,并考虑采用FlexE (Flexible Ethernet,灵活以太网)等新型接口技术实现物理隔离,提供更好的承载质量保障。

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端到端分组增强型OTN
中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网。

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与分组增强型OTN+IPRAN方案相比,该方案可以避免分组增强型OTN与 IPRAN的互联互通和跨专业协调的问题,从而更好地发挥分组增强型OTN强大的组网能力和端到端的维护管理能力。


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