5G承载网演进思路探讨

冒星星，丁 宁

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210000）

1 5G承载网重要特点

5G承载网是基于移动互联网与物联网使用而言的，涉及较多内容，应用范围广。结合它的功能框架，可将其划分为5G同步网、转发平面与协同管控。该承载网实际建设中的主要特点体现在3个方面[1-3]。第一，低延时。不同于4G时代的网络汇聚型流量转发，5G网在应对VR/AR、自动驾驶以及智能工业制造等多样化需求时，需提供网络RTT时延7 ms、5 ms甚至1 ms以下。通过核心网下沉、直通转发技术以及FlexE专用通道等承载网优化措施，降低承载网时延。第二，可靠性高。实际运行中，5G承载网多种场景需求需达到接近100%的稳定与可靠，同时需满足较大的容灾能

力和故障恢复能力。第三，高灵活性。相较之传统网络，5G承载网能够灵活承载宽带能力。通过引入L3 VPN和SR-TP技术实现三层到边缘，并引入SDN技术对各类业务进行自动化配置，从而在整体上提高5G承载网的运行灵活性，保障网络的运行质量。

2 5G承载网架构演进

2.1 核心网架构

4G网络时代，核心网以集中部署方法为主。5G网络时代，业务需求呈现多元化，其核心网呈现云化发展。结合低时延uRRLC（可靠性高与通信低延迟）、eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大规模机器通信）等各业务需求，进行集中部署或部分下沉形成灵活网络架构，表现出明显的网关下移、就近转发协同、终结本地流量与去中心化趋势等[2]。

2.2 基站架构

2.2.1 架构变化

5G时代，一定程度上是重新切分了4G BBU与RRU的功能，将RAN划分为有源天线处理单元AAU、分布单元DU与集中单元CU等不同部分。其中，CU功能部署灵活，能够与DU共址部署，也可在X86服务器上进行集中云化部署。当前，3G网络在AAU与DU、DU与CU间完成了标准化切分接口。AAU是由BBU部分物理层处理功能与原有的RRU合并而来，而BBU并非实时分割而来，而是将其重新界定为CU，负责对非实时协议与服务进行处理[1]。BBU其他功能则界定为DU，负责物理层协议与实时服务的处理。

2.2.2 5G前传接口变化

基于架构演进，5G重新界定了基带与远端射频等处理功能键的前传接口。4G网络时代，前传接口是CPRI协议。大宽带、多流与Massive MIMO等技术驱动下，5G网络时代，传统前传CPRI接口有了更高的传输带宽要求。结合计算结果，低频100M/64T64R配置下，5G CPRI流量将达到400G[4]。在此基础上，CPRI联盟重新定义前传接口为eCPRI标准，以此降低带宽要求。5G AAU与DU/CU间eCPRI接口最大接口为25G，支持以太封装、分组承载及统计复用等。

3 5G承载网重要需求

3.1 宽带新需求

5G承载网中，5G业务与网络架构非常重要，对承载网技术指标有一定影响，带宽、时钟以及精度等也是重要的影响因素。另外，5G无线网络与核心网络架构的改变，使得承载网的网络功能出现了网络切片与路由转发功能增强等新要求。

3.2 低时延与高可靠性需求

互联网技术的应用降低了网络时延，能够有效满足互联网相关的高效需求，利用低时延与高可靠性恢复系统的相关能力。

3.3 智能化需求

互联网应用过程中，用户需求有所差异。互联网5G智能化技术可灵活应用各种有效而快捷的业务活动，扩大设备容量，满足承载网的数量需求，有利于增强大容量带宽效率。

3.4 组网灵活性需求

在5G网络运行中，结合不同业务应用场景，以及机房、光纤和距离等不同条件，DU/CU选用不同的部署方式。作为5G承载网的基础配套，灵活适配各种基站部署能力至关重要。此外，5G网包含丰富的其他流量，如DU间的CoMP协同流量、相邻CU间的eX2横向流量以及核心网云化互联流量等[5-6]。因此，要求5G承载网路由具备灵活转发能力。

3.5 网络切片需求

5G网为人们提供了更加丰富的应用场景，其性能指标要求不同场景是不同的，无法利用一张物理网满足所有需求。因此，需要利用5G网支持端到端切片管控与承载，以确保各项业务活动能够满足差异化需求服务。

4 5G承载网演进思路

4.1 超100G规模化建设

5G网络的不断演进或将使承载网提前进入超100G规模化建设阶段，同时亦能更加有效地整合现网资源，优化网络结构，提高网络传输质量。

4.1.1 超100G波分规模化部署

随着5G不断增长的业务需求，城域承载网核心层逐步采用400G波分技术提升网络带宽容量。考虑到网络容量需冗余，相应的骨干承载网必然采用超100G波分技术，以满足日益增长的业务需求。现阶段，在超100G波分技术中，双载波DPM-16QAM方式400G系统已最大程度复用了100G阶段的技术，具有成本低、传输距离适中等优点[3]，业界已有商业案例，可为后期超100G波分规模化建设提供有效保障。

4.1.2 综合业务承载网超100G部署

现网PTN/IPRAN网络承载家庭宽带、集团客户以及移动无线网业务。随着5G业务需求量的增加，近中期升级到100GE/200GE，远期升级到100GE/200GE，个别热点区域升级到400GE，全网存在超大汇聚节点的镇区提前规划建设分流100G设备。在网络的核心层和汇聚层，设备需要支持更大的线路接口，接口速率向超100G方向发展，400G、T级别大接口将成为现实，OTUCn、Flex E等技术将被引入。

4.2 基础资源大规模整合

在5G规模化建设背景下，移动、联通、电线、广电以及铁塔公司不再只顾自有的网络基础资源。日益增长的需求以及低效的基础资源利用，必将成为各家网络建设的主要矛盾。各家网络建设公司求同存异，积极探索利益共同点，有效整合现网基础资源。

5G网络的建设要点，整合基础网络是首要问题，以自上而下地确保光缆网实现网格化。同一层次上，承载网与业务网网元尽可能保持同节点亦或是就近部署，提升带宽效率的同时，降低转接次数。

4.3 通信机房DC化趋势

面对5G规模化建设的背景下，传统运营商机房在承载网中逐渐被DC机房取代，以满足5G时代多方资源整合和业务调度的灵活性。

未来，基础设施层将只使用少量专用硬件设备，并将采用大量标准化和可部署云的硬件设备，即逐步从目前的传统机楼向数据中心（DC）架构改造。网络DC位于与虚拟化网络元件和专用硬件设备集成的新型网络机房中。未来的网络DC将分别继续使用四层架构“区域DC+核心DC+边缘DC+接入局所”，与现有的通信机房保持一定的对应和继承关系。

4.4 对5G业务需求的针对性满足

4.4.1 业务类型逻辑分层

5G承载网是基于网络实体展开部署的，利用逻辑分层而不是物理隔离实现“光+IP”[4]。光层上，OTN网络传输带宽比较大，大容量通用交叉矩阵利于ODUk和Packet实现统一交换。未来发展中，将对VCn颗粒交叉功能进行逐步完善。

对于OTN光网络，逻辑上可将其分割为光层、ODUk层及分组层3部分，能够满足不同的业务需求。光层面传送波长级别大颗粒，在符合性能要求的基础上，提供直达传送路径，减少中间节点压力的同时，降低转接时延性。

4.4.2 适应性满足时延要求

对于5G网络，结合ITU与IMT-2020所界定的关键能力指标，各种5G业务有不同的性能侧重点要求，控制类与交互类等业务有较高的时延性要求。4G回传网络向5G网络演进初期，光网络技术与光缆条件无法满足接入层网格化要求，环形网络存在很多转发节点，二层设备有较大的转发时延。此种情况下，考虑EPC从核心层逐渐下沉，减少回传路径，以减小时延。

5 结 论

综上所述，结合5G网络业务特点构建灵活快捷的承载网，是现阶段网络建设的必然趋势，也是面临的重要挑战。现阶段，5G网络业务呈现明显的多样化趋势，结合各业务场景合理选择承载方案，是5G承载网演进的核心。