5G承载网的需求、架构和解决方案探究.pdf
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1、2023 年 6 月陈5G承载网的需求、架构和解决方案探究海波(中通服中睿科技有限公司,广东 广州 510630)【摘要】随着互联网的高速发展袁社会对通信网络的需求量在不断增加袁为了提高我国通信网络承载力袁5G承载网应运而生遥 基于 5G 承载网的架构与需求情况袁分析 5G 承载网的关键技术袁并提出相应的优化方案袁包括前传方案尧回传方案以及其他措施袁以期为我国通信事业的高质量发展提供一定参考遥【关键词】5G 承载网曰需求曰架构【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222(2023)06-0022-030 引言5G 承载网是整个通信网络的基础保障,能够为通信网络的设
2、备建立有效连接,从而保证数据信息传输的稳定性及高效性,提高网络用户的满意度。但是,5G 承载网在需求和架构方面仍存在一定问题。为了保证我国 5G 承载网与未来通信网络技术相适应,有关部门应基于 5G 承载网中存在的问题进行重点研究。1 5G 承载网的架构与需求1.1 架构5G 承载网架构如图 1 所示。5G 承载网包括中央单元(centralized unit,CU)、分布式单元(distributedunit,DU)、有 源 天 线 单 元(active antenna unit,AAU)。将原基于带宽的单元(bandwidth based unit,BBU)的非实时部分分割出来,重新定义为
3、 CU,负责处理非实时协议和服务;将 BBU 的剩余功能重新定义为 DU,负责处理物理层协议和实时服务;AAU是将 BBU 的部分物理层处理功能与原再生中继单元(regenerative repeater unit,RRU)及无源天线进行合并1。其中,CU 与 DU 两个逻辑网元之间可以合在一部署,又可以分开部署,具体情况需根据实际应用场景而定。分开部署时,需要通过中传承载网将 CU 与DU 两个逻辑网元连接在一起;合并部署时,则不需要将二者连接。AAU 与 DU 之间是前传,DU 与 CU之间是中传,CU 和核心网之间是回传,这 3 个“传”都属于承载网,如图 2 所示。1.2 需求(1)大
4、带宽。根据 2022 年广东省国民经济和社会发展统计公报,2022 年,广东省在信息传输、软件和信息技术服务业等行业的固定资产投资比2021 年增长了 3.3%;电信业务总量(按 2021 年不变价计算)达到 1 959.66 亿元,增长了 19.0%。由此可见,广东省网络用户数量高速增长,在此趋势下,要求 5G 承载网的带宽达到 20 Gbit/s,以满足网络用户对高效率、高精度同步的需求。(2)低延时。现阶段,不同宽带对低延时的需求不同,其中,增强型移动宽带能够满足用户持续增长的数据需求,主要功能是提升数据速率,容纳更多流量和转接路径,覆盖更大的空间范围,具体达到 4 ms。低延时宽带即满
5、足基础音频传输的宽带服务,具体图 2 5G 承载网CU回传核心网DU前传中传AAU图 1 5G 承载网架构4G 网络架构5G 网络架构应用应用4G 核心网5G 核心网(控制面)5G 核心网(用户面)核心网回传BBU边缘计算(MEC)承载网前传5G 核心网(用户面)前传+中传+回传RRUCU+DUCUDU中传前传AAUAAU前传回传无线接入网通信设计与应用222023 年 6 月为 5 ms。低延时高可靠性宽带为 2030 滋s。(3)高可靠性。新时代背景下,对 5G 承载网的可靠性提出更高要求,因此需要保障 5G 承载网的可靠运行。部分通信业务对 5G 承载网所提出的安全运行要求达到 99.9
6、99%,而汽车生产等高精度产业对 5G承载网的运行安全性要求更高。(4)灵活性。要求 5G 承载网具有灵活的连接方式以及 eX2 横向流量,由于 5G 承载网的 CU 与核心网(S1 接口)之间以及相邻 CU 之间(eX2 接口)有连接需求,如果采用人工配置静态连接方式,会产生较多的工作量,且灵活性差,因此,回传网络需要具备IP 地址查找以及转发功能。但是,考虑到未来 CU 云部署后需要提供负载分担、动态扩容功能,应改变DU与 CU 之间的归属关系,因此,DU 需要连接两个或多个 CU 池2。(5)智能化。随着社会的不断发展,5G 将朝着大容量、高速率方向发展,这对 5G 承载网的智能化提出更
7、高要求。5G 承载网智能化能够保障网络服务的稳定性与自动化,提高网络服务质量和传输速率。需要注意的是,5G 承载网的智能化水平应根据用户的个性化需求进行相应调整,以实现网络互联互通,提高网络管理严谨度。2 5G 承载网的关键技术2.1 灵活以太网技术灵活以太网(flexible ethernet,FlexE)技术是为了满足高速传送、灵活带宽设置的需求,利用端口捆绑技术以及时隙交叉技术来实现低成本、可动态配置的电信级接口技术,能够灵活控制接口速率,适用于不同的网络传输结构。FlexE 技术通过以太网物理编码层的组网设计能力,灵活切换至以太模式的以太网物理接口,可以有效进入控制层,提高组网灵活性。
8、利用物理链路捆绑方式扩大网络容量,可以弥补传统以太网链传输过程中的不足,使容量分配更加均匀。FlexE 技术拥有良好的物理隔离能力,可以同时为多样业务提供有效服务。FlexE 技术可利用 3 个关键角色实现不同业务分配不同带宽的目的,如图 3 所示。2.2 源路由技术在 5G 承载网架构中,以软件定义网(softwaredefined network,SDN)与网络功能虚拟化为例,对核心网基站的云化分布进行合理调整。同时,考虑到信息网络架构的传输需求存在差异,需要利用源路由技术来满足 5G 承载网灵活连接的需求。在具体应用中,源路由技术不需要感知业务状态,只需对拓扑信息进行维护,提高网络的泛在
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