5G承載需求及承載方案探討

1、5G承載需求及承載方案探討第1頁(yè)5G發(fā)展時(shí)間表和愿景RANRel-14Rel-15Rel-16Rel-135G Phase 15G Phase 2Previous TimelineGlobalLaunchAug.22 Non-StandaloneNRFull IMT-NRStandaloneNRAccelerating DecisionCPRICPRI 7.0 25GeCPRI V1.0到，第五代移動(dòng)通信（5G）開(kāi)啟商用服務(wù)，高速、移動(dòng)、安全、泛在新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施基本建成。我國(guó)成為5G標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)全球引領(lǐng)者之一-5G發(fā)展規(guī)劃（工信部、發(fā)改委） 2第2頁(yè)5G重大戰(zhàn)略意義中國(guó)制造2025指出應(yīng)全方

2、面突破第五代移動(dòng)通信（5G）技術(shù)，推進(jìn)關(guān)鍵信息通信設(shè)備體系化發(fā)展與規(guī)模化應(yīng)用。“十三五”規(guī)劃綱要提出，要主動(dòng)推進(jìn)5G發(fā)展，20開(kāi)啟5G商用。國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要提出了到205G技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)取得突破性進(jìn)展戰(zhàn)略目標(biāo)。863計(jì)劃和重大專題三相繼開(kāi)啟5G研發(fā)項(xiàng)目，主動(dòng)支持技術(shù)創(chuàng)新。1月開(kāi)啟5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)，由IMT-2020(5G)推進(jìn)組負(fù)責(zé)組織實(shí)施。開(kāi)啟5G PPP、METIS等重大項(xiàng)目,研發(fā)經(jīng)費(fèi)超出42億歐元。9月歐盟委員會(huì)公布5G行動(dòng)計(jì)劃，將于底確定5G首發(fā)頻譜，年底規(guī)劃全部5G頻譜，20開(kāi)啟5G預(yù)商用試驗(yàn)，20底推進(jìn)5G全方面商用。，NTT DoCoMo牽頭與部分主流設(shè)備廠商共同開(kāi)展5G技

3、術(shù)測(cè)試。年，5GMF將牽頭開(kāi)啟日本5G技術(shù)試驗(yàn)。公布5G國(guó)家戰(zhàn)略，擬投入1.6萬(wàn)億韓元（約合14.3億美元）。計(jì)劃初平昌冬奧會(huì)期間由韓國(guó)電信(KT)開(kāi)展5G預(yù)商用試驗(yàn)。率先明確10.85GHz5G高頻資源，成為全球首個(gè)正式規(guī)劃5G頻譜國(guó)家。公布4億美元“先進(jìn)無(wú)線通信研究計(jì)劃”,計(jì)劃開(kāi)啟5G試驗(yàn),將建設(shè)四個(gè)城市級(jí)測(cè)試平臺(tái)。 3第3頁(yè)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展總體視圖跨領(lǐng)域協(xié)同新型空口無(wú)線融合網(wǎng)絡(luò)新型承載智能網(wǎng)絡(luò)智慧化運(yùn)行提升頻譜效率，降低空口傳輸時(shí)延關(guān)注點(diǎn)：大規(guī)模天線、新型幀結(jié)構(gòu)4G,5G和WLAN融合組網(wǎng)關(guān)注點(diǎn)：獨(dú)立和非獨(dú)立組網(wǎng)提升無(wú)線、關(guān)鍵網(wǎng)以及傳輸網(wǎng)協(xié)同效率，滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和運(yùn)維需求低成本25G光模塊、低

4、時(shí)延OTN、高精度同時(shí)傳輸、新型轉(zhuǎn)發(fā)和控制技術(shù)，等提升業(yè)務(wù)用戶感知關(guān)注點(diǎn)：MEC提升新業(yè)務(wù)運(yùn)行和布署效率關(guān)注點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)切片4第4頁(yè)5G RAN架構(gòu)改變：前傳、中傳和回傳5G RAN網(wǎng)絡(luò)將從4G/LTE BBU、RRU兩級(jí)結(jié)構(gòu)，演進(jìn)到CU、DU和 AAU三級(jí)結(jié)構(gòu)依據(jù)業(yè)務(wù)需求和布署條件不一樣5G RAN三級(jí)架構(gòu)實(shí)際布署形態(tài)多樣化，存在各種場(chǎng)景CU/DUDUCUDU/CUDUCU1234傳統(tǒng)基站布署DU分布布署，CU集中布署DU/CU合一，集中布署CU云化獨(dú)立布署5G RAN三層架構(gòu)布署形態(tài)多樣化5第5頁(yè)5G關(guān)鍵網(wǎng)架構(gòu)改變：關(guān)鍵網(wǎng)云化，回傳納入DCI關(guān)鍵網(wǎng)將形成兩層云互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：（1）New Core云

5、互聯(lián)；（2）及New Core與MEC間云互聯(lián)；（3）MEC之間邊緣云互聯(lián)。固移融合，包含5G移動(dòng)寬帶、固定寬帶在內(nèi)全部業(yè)務(wù)將在云上逐步融合，業(yè)務(wù)融合驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合和云網(wǎng)協(xié)同。6第6頁(yè)5G承載七大需求mMTC(大量機(jī)器通信)uRLLC(超可靠低時(shí)延通信)（高速率）eMBB3D 視頻, 超高清視頻云游戲、云辦公虛擬現(xiàn)實(shí)工業(yè)自動(dòng)化關(guān)鍵任務(wù)自動(dòng)駕駛智慧家庭智慧城市大帶寬：前傳eCPRI 25G，單基站（低頻3Cell）業(yè)務(wù)帶寬35G，中回傳帶寬超100G超低時(shí)延：eMBB業(yè)務(wù)4ms；uRLLC業(yè)務(wù)0.5ms；uRLLC業(yè)務(wù)前傳時(shí)延要求20-30us高可靠：部分uRLLC業(yè)務(wù)要求99.999%可用性高精

6、度同時(shí)：協(xié)同業(yè)務(wù)同時(shí)需求到達(dá)100ns量級(jí)靈活性：海量設(shè)備連接靈活管理、eX2橫向流量、關(guān)鍵網(wǎng)云化布署和動(dòng)態(tài)遷移網(wǎng)絡(luò)切片：eMBB、uRLLC、mMTC等不一樣類型業(yè)務(wù)隔離，不一樣租戶網(wǎng)絡(luò)隔離智能協(xié)同：RAN、關(guān)鍵網(wǎng)、承載網(wǎng)智能協(xié)同，滿足高效運(yùn)維和業(yè)務(wù)快速發(fā)放需求智慧樓宇7第7頁(yè)5G承載需求：大帶寬基站場(chǎng)景前傳帶寬中傳&回傳帶寬(峰值/均值)5G 低頻基站：Sub6G/100MHz3 cells、64T64RSE峰值50bit/hz，均值10bit/hz3*25Gbps5Gbps/3Gbps5G高頻基站：Above6G/800MHz3 cells、2T2RSE峰值25bit/hz，均值4bit

7、/hz3*25Gbps20Gbps/9.6Gbps依據(jù)NGMN帶寬規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)：峰值取值為單Cell峰值均值取值Cell數(shù)量*單Cell均值；eCPRI接口帶寬：25GE 【多數(shù)廠商選擇】對(duì)比4G LTE基站：峰值900Mbps，均值150Mbps8第8頁(yè)5G承載需求：低時(shí)延時(shí)延指標(biāo)類型時(shí)延指標(biāo)起源UE-CU（eMBB）4ms3GPP TR38.913UE-CU（uRLLC）0.5ms3GPP TR38.913eV2X（enhanced Vehicle to Everything）3-10ms3GPP TR22.891前傳時(shí)延（AAU-DU）100150us綜合，URLLC可能更低經(jīng)典低時(shí)延業(yè)務(wù)（

8、起源：綜合）：VR/AR：網(wǎng)絡(luò)RTT時(shí)延7ms，防眩暈門限20ms - 傳感器反應(yīng)時(shí)間1ms - 屏幕響應(yīng)時(shí)間2ms - 120fps刷新時(shí)間8ms - 業(yè)務(wù)處理時(shí)間2ms自動(dòng)駕駛 ：網(wǎng)絡(luò)RTT時(shí)延5ms，分配到UE-CU為1ms，單向500us；1ms對(duì)應(yīng)120km時(shí)速汽車移動(dòng)3.33cm智能制造：網(wǎng)絡(luò)單向時(shí)延1ms（關(guān)鍵網(wǎng)到UE），端到端20ms 傳感器處理時(shí)間5ms 機(jī)械手處理時(shí)間5ms 網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)處理時(shí)間8ms = 2ms，上下行各1ms9第9頁(yè)5G承載需求：大帶寬（續(xù)）關(guān)鍵網(wǎng)基站匯聚接入關(guān)鍵接入設(shè)備容量匯聚設(shè)備容量關(guān)鍵設(shè)備容量接入基站帶寬：峰值5Gbps/均值3Gbps接入環(huán)配置：假

9、設(shè)一個(gè)接入環(huán)接8個(gè)基站，按7個(gè)基站均值、1個(gè)基站峰值規(guī)劃7*3Gbps+5Gbps=26Gbps接入設(shè)備要求：上行：2個(gè)50GE接口，能擴(kuò)展到100GE下行：多個(gè)10GE接入?yún)R聚環(huán)配置：1個(gè)匯聚環(huán)帶6個(gè)匯聚設(shè)備 ；一對(duì)匯聚設(shè)備接6個(gè)接入環(huán)，帶寬收斂比為6:1匯聚環(huán)上行帶寬：6*6*26Gbps/6=156Gbps匯聚設(shè)備要求:下行接口：6*50GE或6*100GE上行接口：2 *200GE/400GE關(guān)鍵設(shè)備配置：假設(shè)四臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備，共有1個(gè)基站，折合42個(gè)匯聚環(huán)假設(shè)業(yè)務(wù)全部進(jìn)關(guān)鍵網(wǎng)關(guān)鍵出口總帶寬：(1/8)*26Gbps/6=6.5Tbps關(guān)鍵設(shè)備要求：下行端口： 42*200GE/400GE

10、上行端口：9*400GE25G vs. 50G100G vs. 200G10第10頁(yè)5G承載需求：高精度同時(shí)5G同時(shí)業(yè)務(wù)需求包含5G TDD基本業(yè)務(wù)同時(shí)需求和協(xié)同業(yè)務(wù)同時(shí)需求兩部分：5G TDD基本業(yè)務(wù)同時(shí)需求預(yù)計(jì)與4G TDD基本業(yè)務(wù)相當(dāng)：1.5us（低頻），500ns（高頻）同時(shí)精度主要取決于協(xié)同業(yè)務(wù)需求，5G空口幀長(zhǎng)度1ms比4G空口幀10ms小10倍，預(yù)計(jì)同時(shí)精度指標(biāo)也會(huì)縮小，詳細(xì)指標(biāo)待研究5G承載須支持時(shí)鐘隨業(yè)務(wù)一跳直達(dá)，降低中間節(jié)點(diǎn)處理，單節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘滿足ns級(jí)精度(IEEE1588v2.1)場(chǎng)景業(yè)務(wù)時(shí)間同時(shí)要求（tbd）影響5G低頻 (sub-6G)5G基本業(yè)務(wù)1.5us影響基本業(yè)務(wù)

11、可用性5G高頻 (above-6G)5G基本業(yè)務(wù)500ns影響基本業(yè)務(wù)可用性5G低頻 (sub-6G)協(xié)同業(yè)務(wù)(CoMP/SFN)ClassA+:+/-12.5nsClassA:+/-45nsClassB:+/-110ns增益下降或無(wú)增益11第11頁(yè)5G網(wǎng)絡(luò)，基站數(shù)量增加、CU與DU分離布署、云化布署、eX2等，需要靈活、可擴(kuò)展路由轉(zhuǎn)發(fā)功效。5G網(wǎng)絡(luò)，南北向流量為主，東西向流量有限；網(wǎng)絡(luò)中無(wú)需類似普通IP網(wǎng)絡(luò)，建立全mesh連接。5G網(wǎng)絡(luò)，帶寬、時(shí)延是關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力，光層提升關(guān)鍵性能，增強(qiáng)路由轉(zhuǎn)發(fā)功效滿足靈活性需求?；韭酚赊D(zhuǎn)發(fā)與動(dòng)態(tài)路由協(xié)議：5G網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量增加，IP地址數(shù)量隨之增加，路由轉(zhuǎn)發(fā)是

12、處理大量設(shè)備跨地域互聯(lián)最慣用和成熟方案。所以5G承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該支持基本IP路由轉(zhuǎn)發(fā)能力，具備慣用路由協(xié)議OSPF /ISIS。動(dòng)態(tài)路由與路由信息交換：CU/關(guān)鍵網(wǎng)云化，包括動(dòng)態(tài)遷移、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，eX2包括東西向流量，承載網(wǎng)需要支持動(dòng)態(tài)路由和路由信息交換協(xié)議BGP。保護(hù)與運(yùn)維：基本保護(hù)協(xié)議FRR、基本運(yùn)維功效PING/IPFPM等。DUMEC/MCENew CoreMEC/MCEDUDUCUCUeX2 4msXnXnXnMEC/MCE 4mseX2CU+DUCU+DUS1S1New Core11122335G承載需求：靈活路由12第12頁(yè)5G承載需求：網(wǎng)絡(luò)切片三大類不一樣業(yè)務(wù)切片不一樣租戶網(wǎng)絡(luò)切片波

13、長(zhǎng)、ODUflex硬切片硬切片或者L2/L3軟切片13第13頁(yè)5G承載網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)14綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(CO)AAU未來(lái)：DCICU+DU前傳（AAU-DU）DU宏站AAUAAUAAUAAUAAUAAU+DU前傳：N*25GCUCUDU25G/50G/100G/200G OTNNew CoreNew CoreMECMEC200G/400G OTN/ROADM100G/200G OTN/ROADM中傳（DU-CU）回傳（CU-MEC/New Core）DU中傳回傳前傳：光纖直驅(qū)為主：CPRI、eCPRI有源/無(wú)源WDM承載：eCPRICWDM：點(diǎn)到點(diǎn)，25G NRZ/50G PAM4DWDM：

14、點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)網(wǎng)，光層波長(zhǎng)直達(dá)超低時(shí)延OTN技術(shù)：?jiǎn)喂?jié)點(diǎn)1us量級(jí)中傳：DWDM/OTN：環(huán)網(wǎng)為主城區(qū)：光層波長(zhǎng)直達(dá)（ROADM調(diào)度）郊區(qū)：中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，帶寬收斂（分組處理）CU所在承載設(shè)備須支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功效超高精度時(shí)間同時(shí)技術(shù)：IEEE1588V2.1回傳：DWDM/OTN/ROADM：環(huán)網(wǎng)、Mesh光層波長(zhǎng)直達(dá)（ROADM調(diào)度）支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功效：轉(zhuǎn)發(fā)、動(dòng)態(tài)路由、VPN未往返傳網(wǎng)絡(luò)與城域DCI網(wǎng)絡(luò)逐步融合新型轉(zhuǎn)發(fā)及控制技術(shù)：SR、EVPN14第14頁(yè)5G前傳挑戰(zhàn)：光纖資源綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（CO）1頻點(diǎn)3對(duì)光纖BBUPTN2頻點(diǎn)6對(duì)光纖1頻點(diǎn)3對(duì)光纖2頻點(diǎn)6對(duì)光纖宏基站示意圖基站A基站B基站C光交箱

15、1光交箱2光交箱3光交箱46芯光纖18芯光纖24芯光纖6芯光纖基站D5G早期（低頻組網(wǎng)）：?jiǎn)蝹€(gè)基站：3個(gè)Cell，6根光纖（單纖單向）/3根光纖（但纖雙向）3G/4G/5G共站：所需光纖資源累加5G成熟期（高頻組網(wǎng)或低頻增點(diǎn)）：增加更多光纖資源處理方案：WDM15第15頁(yè)5G前傳承載方案OAD5G DUAAUAAUAAUOAD無(wú)源WDMOTNAAURRU25G/50G/100G/200Gn*10G CPRIn*25GCPRI/eCPRI5G DUOTNAAUAAURRURRU4G BBU有源WDM/OTN有源WDM/OTN方案優(yōu)勢(shì)：組網(wǎng)靈活：星型、鏈型、環(huán)型組網(wǎng)。大帶寬傳送：?jiǎn)瓮ǖ?0G/25

16、G/50G/100G/200G。多制式前傳：同時(shí)支持CPRI、eCPRI，兼容4G和5G。完善OAM：LOS/LOF/BDI/BEI/AIS/FEC/PT/TTI/DM高精度同時(shí)：ns級(jí)別同時(shí)精度。多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載：移動(dòng)寬帶、固網(wǎng)寬帶、高價(jià)值專線等。無(wú)損傳輸：業(yè)務(wù)透?jìng)鳎补艿栏綦x。安全可靠：光層保護(hù)或電層保護(hù)。有源WDM/OTN方案優(yōu)勢(shì)：節(jié)約光纖：?jiǎn)卫w雙向或雙纖雙向，40波/80波。節(jié)約成本：降低光模塊數(shù)量。維護(hù)簡(jiǎn)單：無(wú)源OAD免維護(hù)。有源WDM/OTN方案挑戰(zhàn)：彩光模塊：封裝和功耗做到白光模塊水平。設(shè)備管理：無(wú)線設(shè)備管理彩光模塊。提議：采取時(shí)延優(yōu)化OTN封裝，繼承OTN維護(hù)伎倆。共同挑戰(zhàn)：降低

17、時(shí)延！16第16頁(yè)低成本大帶寬傳輸技術(shù)f(Hz)DMT: Discrete Multi-TonePAM4: 4-level Pulse Amplitude Modulation短距非相干超頻傳輸技術(shù)：利用低速率光器件實(shí)現(xiàn)高速率傳輸中長(zhǎng)距相干傳輸技術(shù)：可插拔、低成本、低功耗硅光調(diào)制器CFP/CFP2-DCO光模塊17第17頁(yè)超低時(shí)延OTN技術(shù)18185G時(shí)延指標(biāo)類型時(shí)延指標(biāo)終端-CU（eMBB）4ms終端-CU（uRLLC）0.5mseV2X310ms前傳時(shí)延（AAU-DU）100usOTN將是5G前傳承載主流技術(shù)方案，滿足URLLC業(yè)務(wù)需要對(duì)OTN設(shè)備時(shí)延性能進(jìn)行深入優(yōu)化OTN時(shí)延優(yōu)化辦法包含

18、：針對(duì)5G前傳場(chǎng)景，旁路芯片內(nèi)無(wú)須要功效模塊和FIFO緩存，并對(duì)FIFO緩存深度和資源調(diào)度進(jìn)行了優(yōu)化優(yōu)化OTN成幀結(jié)構(gòu)和映射封裝方式（OTN lite）采取更大支路時(shí)隙（TS），如5Gbit/s、25Gbit/s等目標(biāo)：?jiǎn)喂?jié)點(diǎn)時(shí)延1us量級(jí)18第18頁(yè)超低時(shí)延OTN技術(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備 10GE 平均時(shí)延約29 us超低時(shí)延樣機(jī) 25GE 平均時(shí)延 4.7usCPRI7 平均時(shí)延 6.5us中國(guó)電信-Microsemi超低時(shí)延OTN聯(lián)合創(chuàng)新19第19頁(yè)小結(jié)5G意義不但僅是下一代無(wú)線通信技術(shù)，而是信息通信領(lǐng)域一場(chǎng)革命5G承載網(wǎng)是5G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展關(guān)鍵原因之一OTN/WDM是5G承載非常含有可行性方案大帶寬：OTN/WDM提供最低成本、最高傳輸帶寬超低時(shí)延：光層直達(dá)提供ns級(jí)時(shí)延，現(xiàn)有OTN技術(shù)提供10us級(jí)單點(diǎn)時(shí)延，超低時(shí)延OTN支持1us級(jí)