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5G發(fā)展時間表和愿景RANRel-14Rel-15Rel-16Rel-135G Phase 15G Phase 2Previous TimelineGlobalLaunchAug.22 Non-StandaloneNRFull IMT-NRStandaloneNRAccelerating DecisionCPRICPRI 7.0 25GeCPRI V1.0到，第五代移動通信（5G）開啟商用服務，高速、移動、安全、泛在新一代信息基礎設施基本建成。我國成為5G標準和技術全球引領者之一-5G發(fā)展規(guī)劃（工信部、發(fā)改委） 2第2頁5G重大戰(zhàn)略意義中國制造2025指出應全方

2、面突破第五代移動通信（5G）技術，推進關鍵信息通信設備體系化發(fā)展與規(guī)?；瘧谩！笆濉币?guī)劃綱要提出，要主動推進5G發(fā)展，20開啟5G商用。國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要提出了到205G技術研發(fā)和標準取得突破性進展戰(zhàn)略目標。863計劃和重大專題三相繼開啟5G研發(fā)項目，主動支持技術創(chuàng)新。1月開啟5G技術研發(fā)試驗，由IMT-2020(5G)推進組負責組織實施。開啟5G PPP、METIS等重大項目,研發(fā)經(jīng)費超出42億歐元。9月歐盟委員會公布5G行動計劃，將于底確定5G首發(fā)頻譜，年底規(guī)劃全部5G頻譜，20開啟5G預商用試驗，20底推進5G全方面商用。，NTT DoCoMo牽頭與部分主流設備廠商共同開展5G技

3、術測試。年，5GMF將牽頭開啟日本5G技術試驗。公布5G國家戰(zhàn)略，擬投入1.6萬億韓元（約合14.3億美元）。計劃初平昌冬奧會期間由韓國電信(KT)開展5G預商用試驗。率先明確10.85GHz5G高頻資源，成為全球首個正式規(guī)劃5G頻譜國家。公布4億美元“先進無線通信研究計劃”,計劃開啟5G試驗,將建設四個城市級測試平臺。 3第3頁5G網(wǎng)絡發(fā)展總體視圖跨領域協(xié)同新型空口無線融合網(wǎng)絡新型承載智能網(wǎng)絡智慧化運行提升頻譜效率，降低空口傳輸時延關注點：大規(guī)模天線、新型幀結(jié)構(gòu)4G,5G和WLAN融合組網(wǎng)關注點：獨立和非獨立組網(wǎng)提升無線、關鍵網(wǎng)以及傳輸網(wǎng)協(xié)同效率，滿足網(wǎng)絡發(fā)展和運維需求低成本25G光模塊、低

4、時延OTN、高精度同時傳輸、新型轉(zhuǎn)發(fā)和控制技術，等提升業(yè)務用戶感知關注點：MEC提升新業(yè)務運行和布署效率關注點：網(wǎng)絡切片4第4頁5G RAN架構(gòu)改變：前傳、中傳和回傳5G RAN網(wǎng)絡將從4G/LTE BBU、RRU兩級結(jié)構(gòu)，演進到CU、DU和 AAU三級結(jié)構(gòu)依據(jù)業(yè)務需求和布署條件不一樣5G RAN三級架構(gòu)實際布署形態(tài)多樣化，存在各種場景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云化獨立布署5G RAN三層架構(gòu)布署形態(tài)多樣化5第5頁5G關鍵網(wǎng)架構(gòu)改變：關鍵網(wǎng)云化，回傳納入DCI關鍵網(wǎng)將形成兩層云互聯(lián)網(wǎng)絡：（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移動寬帶、固定寬帶在內(nèi)全部業(yè)務將在云上逐步融合，業(yè)務融合驅(qū)動網(wǎng)絡融合和云網(wǎng)協(xié)同。6第6頁5G承載七大需求mMTC(大量機器通信)uRLLC(超可靠低時延通信)（高速率）eMBB3D 視頻, 超高清視頻云游戲、云辦公虛擬現(xiàn)實工業(yè)自動化關鍵任務自動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)務帶寬35G，中回傳帶寬超100G超低時延：eMBB業(yè)務4ms；uRLLC業(yè)務0.5ms；uRLLC業(yè)務前傳時延要求20-30us高可靠：部分uRLLC業(yè)務要求99.999%可用性高精

6、度同時：協(xié)同業(yè)務同時需求到達100ns量級靈活性：海量設備連接靈活管理、eX2橫向流量、關鍵網(wǎng)云化布署和動態(tài)遷移網(wǎng)絡切片：eMBB、uRLLC、mMTC等不一樣類型業(yè)務隔離，不一樣租戶網(wǎng)絡隔離智能協(xié)同：RAN、關鍵網(wǎng)、承載網(wǎng)智能協(xié)同，滿足高效運維和業(yè)務快速發(fā)放需求智慧樓宇7第7頁5G承載需求：大帶寬基站場景前傳帶寬中傳&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)劃標準：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】對比4G LTE基站：峰值900Mbps，均值150Mbps8第8頁5G承載需求：低時延時延指標類型時延指標起源UE-CU（eMBB）4ms3GPP TR38.913UE-CU（uRLLC）0.5ms3GPP TR38.913eV2X（enhanced Vehicle to Everything）3-10ms3GPP TR22.891前傳時延（AAU-DU）100150us綜合，URLLC可能更低經(jīng)典低時延業(yè)務（

8、起源：綜合）：VR/AR：網(wǎng)絡RTT時延7ms，防眩暈門限20ms - 傳感器反應時間1ms - 屏幕響應時間2ms - 120fps刷新時間8ms - 業(yè)務處理時間2ms自動駕駛 ：網(wǎng)絡RTT時延5ms，分配到UE-CU為1ms，單向500us；1ms對應120km時速汽車移動3.33cm智能制造：網(wǎng)絡單向時延1ms（關鍵網(wǎng)到UE），端到端20ms 傳感器處理時間5ms 機械手處理時間5ms 網(wǎng)絡及業(yè)務處理時間8ms = 2ms，上下行各1ms9第9頁5G承載需求：大帶寬（續(xù)）關鍵網(wǎng)基站匯聚接入關鍵接入設備容量匯聚設備容量關鍵設備容量接入基站帶寬：峰值5Gbps/均值3Gbps接入環(huán)配置：假

9、設一個接入環(huán)接8個基站，按7個基站均值、1個基站峰值規(guī)劃7*3Gbps+5Gbps=26Gbps接入設備要求：上行：2個50GE接口，能擴展到100GE下行：多個10GE接入?yún)R聚環(huán)配置：1個匯聚環(huán)帶6個匯聚設備 ；一對匯聚設備接6個接入環(huán)，帶寬收斂比為6:1匯聚環(huán)上行帶寬：6*6*26Gbps/6=156Gbps匯聚設備要求:下行接口：6*50GE或6*100GE上行接口：2 *200GE/400GE關鍵設備配置：假設四臺關鍵設備，共有1個基站，折合42個匯聚環(huán)假設業(yè)務全部進關鍵網(wǎng)關鍵出口總帶寬：(1/8)*26Gbps/6=6.5Tbps關鍵設備要求：下行端口： 42*200GE/400GE

10、上行端口：9*400GE25G vs. 50G100G vs. 200G10第10頁5G承載需求：高精度同時5G同時業(yè)務需求包含5G TDD基本業(yè)務同時需求和協(xié)同業(yè)務同時需求兩部分：5G TDD基本業(yè)務同時需求預計與4G TDD基本業(yè)務相當：1.5us（低頻），500ns（高頻）同時精度主要取決于協(xié)同業(yè)務需求，5G空口幀長度1ms比4G空口幀10ms小10倍，預計同時精度指標也會縮小，詳細指標待研究5G承載須支持時鐘隨業(yè)務一跳直達，降低中間節(jié)點處理，單節(jié)點時鐘滿足ns級精度(IEEE1588v2.1)場景業(yè)務時間同時要求（tbd）影響5G低頻 (sub-6G)5G基本業(yè)務1.5us影響基本業(yè)務

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

12、處理大量設備跨地域互聯(lián)最慣用和成熟方案。所以5G承載網(wǎng)絡應該支持基本IP路由轉(zhuǎn)發(fā)能力，具備慣用路由協(xié)議OSPF /ISIS。動態(tài)路由與路由信息交換：CU/關鍵網(wǎng)云化，包括動態(tài)遷移、動態(tài)擴容，eX2包括東西向流量，承載網(wǎng)需要支持動態(tài)路由和路由信息交換協(xié)議BGP。保護與運維：基本保護協(xié)議FRR、基本運維功效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5G承載需求：網(wǎng)絡切片三大類不一樣業(yè)務切片不一樣租戶網(wǎng)絡切片波

13、長、ODUflex硬切片硬切片或者L2/L3軟切片13第13頁5G承載網(wǎng)架構(gòu)及關鍵技術14綜合業(yè)務接入點(CO)AAU未來：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/無源WDM承載：eCPRICWDM：點到點，25G NRZ/50G PAM4DWDM：

14、點到點或環(huán)網(wǎng)，光層波長直達超低時延OTN技術：單節(jié)點1us量級中傳：DWDM/OTN：環(huán)網(wǎng)為主城區(qū)：光層波長直達（ROADM調(diào)度）郊區(qū)：中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，帶寬收斂（分組處理）CU所在承載設備須支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功效超高精度時間同時技術：IEEE1588V2.1回傳：DWDM/OTN/ROADM：環(huán)網(wǎng)、Mesh光層波長直達（ROADM調(diào)度）支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功效：轉(zhuǎn)發(fā)、動態(tài)路由、VPN未往返傳網(wǎng)絡與城域DCI網(wǎng)絡逐步融合新型轉(zhuǎn)發(fā)及控制技術：SR、EVPN14第14頁5G前傳挑戰(zhàn)：光纖資源綜合業(yè)務接入點（CO）1頻點3對光纖BBUPTN2頻點6對光纖1頻點3對光纖2頻點6對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)）：單個基站：3個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）：增加更多光纖資源處理方案：WDM15第15頁5G前傳承載方案OAD5G DUAAUAAUAAUOAD無源WDMOTNAAURRU25G/50G/100G/200Gn*10G CPRIn*25GCPRI/eCPRI5G DUOTNAAUAAURRURRU4G BBU有源WDM/OTN有源WDM/OTN方案優(yōu)勢：組網(wǎng)靈活：星型、鏈型、環(huán)型組網(wǎng)。大帶寬傳送：單通道10G/25

16、G/50G/100G/200G。多制式前傳：同時支持CPRI、eCPRI，兼容4G和5G。完善OAM：LOS/LOF/BDI/BEI/AIS/FEC/PT/TTI/DM高精度同時：ns級別同時精度。多業(yè)務統(tǒng)一承載：移動寬帶、固網(wǎng)寬帶、高價值專線等。無損傳輸：業(yè)務透傳，硬管道隔離。安全可靠：光層保護或電層保護。有源WDM/OTN方案優(yōu)勢：節(jié)約光纖：單纖雙向或雙纖雙向，40波/80波。節(jié)約成本：降低光模塊數(shù)量。維護簡單：無源OAD免維護。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。設備管理：無線設備管理彩光模塊。提議：采取時延優(yōu)化OTN封裝，繼承OTN維護伎倆。共同挑戰(zhàn)：降低

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

18、：針對5G前傳場景，旁路芯片內(nèi)無須要功效模塊和FIFO緩存，并對FIFO緩存深度和資源調(diào)度進行了優(yōu)化優(yōu)化OTN成幀結(jié)構(gòu)和映射封裝方式（OTN lite）采取更大支路時隙（TS），如5Gbit/s、25Gbit/s等目標：單節(jié)點時延1us量級18第18頁超低時延OTN技術實測結(jié)果現(xiàn)網(wǎng)設備 10GE 平均時延約29 us超低時延樣機 25GE 平均時延 4.7usCPRI7 平均時延 6.5us中國電信-Microsemi超低時延OTN聯(lián)合創(chuàng)新19第19頁小結(jié)5G意義不但僅是下一代無線通信技術，而是信息通信領域一場革命5G承載網(wǎng)是5G網(wǎng)絡和業(yè)務發(fā)展關鍵原因之一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延：光層直達提供ns級時延，現(xiàn)有OTN技術提供10us級單點時延，超低時延OTN支持1us級