5G承載需求及承載方案探討2014NRCPRI

7.0

25G到2020年，第五代移動通信（5G）啟動商用服務，高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎設施基本建成。……我國成為5G標準和技術的全球引領者之一……——《2017-2020年5G發展規劃》（工信部、發改委）2?

《中國制造2025》指出應全面突破第五代移動通信（5G）技術，推動核心信息通信設備體系化?

《“十三五”規劃綱要》提出，要積極推進5G發展，2020年啟動5G商用。?

《國家信息化發展戰略綱要》提出了到2020年5G技術研發和標準取得突破性進展的戰略目標。?

863計劃和重大專項三相繼啟動5G研發項目，積極支持技術創新。?

2016年1月啟動5G技術研發試驗，由IMT-2020(5G)推進組負責組織實施。?

啟動5GPPP、METIS等重大項目,研發經費超過42億歐元。?

2016年9月歐盟委員會發布5G行動計劃，將于2016年底確定5G首發頻譜，2017年底規劃全部5G頻譜，2018年啟動5G預商用試驗，2020年底推動5G全面商用。?

率先明確10.85GHz的5G高頻資源，成為全球首個正式規劃5G頻譜的國家。?

發布4億美元“先進無線通信研究計劃”,計劃2017年啟動5G試驗,將建設四個城市級測試平臺。?

發布5G國家戰略，擬投入1.6萬億韓元（約合14.3億美元）。?

計劃2018年初平昌冬奧會期間由韓國電信(KT)開展5G預商用試驗。3提升頻譜效率，降低空口傳輸時延關注點：大規模天線、新型幀結構提升無線、核心網以及傳輸網的協同效率，滿足網絡發展和運維需求4G,5G和WLAN融合組網關注點：獨立和非獨立組網提升新業務的運營和部署效率關注點：網絡切片4DU/CU合一，集中部署?5G

RAN網絡將從4G/LTE

的BBU、RRU兩級結構，演進到CU、DU和

AAU三級結構?根據業務需求和部署條件的不同5G

RAN三級架構實際部署形態多樣化，存在多種場景5?核心網將形成兩層云互聯網絡：（1）NewCore云互聯；（2）及NewCore與MEC間云互聯；（3）?固移融合，包括5G移動寬帶、固定寬帶在內的所有業務將在云上逐漸融合，業務融合驅動網絡融合和云網協同。6①

大帶寬：前傳eCPRI25G，單基站（低頻3Cell）業務帶寬3~5G，中回傳帶寬超100G②

超低時延：eMBB業務4ms；uRLLC業務0.5ms；uRLLC業務前傳時延要求20-30us③

高可靠：部分uRLLC業務要求99.999%可用性⑦

智能協同：RAN、核心網、承載網智能協同，滿足高效運維和業務快④

高精度同步：協同7前傳帶寬5G低頻基站：Sub6G/100MHz3cells、64T64R5G高頻基站：Above6G/800MHz3cells、2T2RSE峰值25bit/hz，均值4bit/hzl均值取值Cell數量*單Cell均值；?對比4GLTE基站：峰值900Mbps，均值150Mbps83GPPTR38.9133GPPTR38.9133GPPTR22.891綜合，URLLC可能更低?VR/AR：網絡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-業務處理時間2ms?自動駕駛

：網絡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：網絡單向時延1ms（核心網到UE），端到端20ms–傳感器處理時間5ms–機械手處理時間5ms–網絡及業務處理時間8ms=2ms，上下行各1ms9?接入基站帶寬：峰值5Gbps/均值3Gbps?匯聚環配置：1個匯聚環帶6個匯聚設備

；一對匯聚設備接6個接入環，帶寬收斂比為6:1?核心設備配置：假設四臺核心設備，共有12000個基站，折合42個匯聚環?假設業務全部進核心網?匯聚環上行帶寬：?核心出口總帶寬：6*6*26Gbps/6=156Gbps匯聚設備要求:?(12000/8)*26Gbps/6=6.5Tbps?核心設備要求：?上行：2個50GE接口，能擴展到100GE?下行：多個10GE接入下行接口：6*50GE或6*100GE上行接口：2*200GE/400GE?下行端口：

42*200GE/400GE?上行端口：9*400GE10時間同步要求（tbd）≤±1.5us?5G同步業務需求包括5GTDD基本業務同步需求和協同業務同步需求兩部分：l5GTDD基本業務同步需求預計與4GTDD基本業務相當：1.5us（低頻），500ns（高頻）l同步精度主要取決于協同業務需求，5G的空口幀長度1ms比4G空口幀10ms小10倍，預計同步精度指標也會縮小，具體指標待研究?5G承載須支持時鐘隨業務一跳直達，減少中間節點處理，單節點時鐘滿足ns級精度(IEEE1588v2.1)11?

5G網絡，基站數量增加、CU與DU分離部署、云化部署、eX2等，需要靈活、可擴展路由轉發功能。?

5G網絡，南北向流量為主，東西向流量有限；網絡中無需類似普通IP網絡，建立全mesh連接。?

5G網絡，帶寬、時延是核心競爭力，光層提升核心性能，增強路由轉發功能滿足靈活性需求。①

基本路由轉發與動態路由協議：5G網絡基站數量增加，IP地址數量隨之增加，路由轉發是解決大量設備跨地域互聯最常用和成熟的方案。因此5G承載網絡應當支2MEC/MCEMEC/MCEMEC/MCE持基本IP路由轉發能力，具備常用路由協議OSPF/ISIS。②

動態路由與路由信息交換：CU/核心網云化，涉及動態遷移、動態擴容，eX2涉及東西向流量，承載網需要支持動態路由和路由信息交換協議BGP。③

保護與運維：基本保護協議FRR、基本運維功能PING/IPFPM等。DU12波長、ODUflex硬切片?三大類不同業務的切片?不同租戶網絡的切片硬切片或者L2/L3軟切片13DUCU+DU綜合業務接入點(CO)DU前傳（AAU-DU）回傳（CU-MEC/New

Core）?光纖直驅為主：CPRI、eCPRI?有源/無源WDM承載：eCPRI?DWDM/OTN：環網為主?DWDM/OTN/ROADM：環網、Mesh?光層波長直達（ROADM調度）?城區：光層波長直達（ROADM調度）?郊區：中間節點轉發，帶寬收斂（分組處理）?CU所在承載設備須支持路由轉發功能?超高精度時間同步技術：IEEE1588V2.1?CWDM：點到點，25GNRZ/50GPAM4?DWDM：點到點或環網，光層波長直達?超低時延OTN技術：單節點1us量級?支持路由轉發功能：轉發、動態路由、VPN?未來回傳網絡與城域DCI網絡逐漸融合?新型轉發及控制技術：SR、EVPN14光交箱2BBU

PTN?5G初期（低頻組網）：l單個基站：3個Cell，6根光纖（單纖單向）/3根光纖（但纖雙向）l3G/4G/5G共站：所需光纖資源累加?5G成熟期（高頻組網或低頻增點）：增加更多的光纖資源15AAUAAU有源WDM/OTN方案的優勢：?組網靈活：星型、鏈型、環型組網。?節約光纖：單纖雙向或雙纖雙向，40波/80波。?節約成本：減少光模塊數量。?大帶寬傳送：單通道10G/25G/50G/100G/200G。?多制式前傳：同時支持CPRI、eCPRI，兼容4G和5G。?完善的OAM：LOS/LOF/BDI/BEI/AIS/FEC/PT/TTI/DM…?高精度同步：ns級別同步精度。?維護簡單：無源OAD免維護。?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。?多業務統一承載：移動寬帶、固網寬帶、高價值專線等。?無損傳輸：業務透傳，硬管道隔離。?建議：采用時延優化的OTN封裝，繼承OTN維護手段。?安全可靠：光層保護或電層保護。共同的挑戰：降低時延！16DMT:DiscreteMulti-TonePAM4:4-levelPulseAmplitudeModulationCFP/CFP2-DCO光模塊17?

OTN將是5G前傳承載的主流技術方案，滿足URLLC業務需要對OTN設備時延性能進行?

OTN時延優化措施包括：?

針對5G前傳場景，旁路芯片內不必要的功能模塊和FIFO緩存，并對FIFO緩存的深度和資源調度進行了優化目標：單節點時延1us量級?

優化OTN成幀結構和映射封裝方式（OTNlite）?

采用更大的支路時隙（TS），如5Gbit/s、25Gbit/s等18超低時延樣機

25GE

平均時延

4.7us現網設備

10GE

平均時延約29usCPRI7

平均時延

6.5us中國電信-Microsemi超低時延OTN聯合創新19l

5G的意義不僅僅是下一代無線通信技術，而是信息通信領域的一場革命l

5G承載網是5G網絡和業務發展的關鍵因素之一l

大帶寬：OTN/WDM提供最低成本、最高的傳輸帶寬l

高精度同步：OTN天然支持時鐘同步；時間同步支持IEEE1588協議及其演進，單向雙向傳輸消除時延差l

靈活性：ROADM光層調度、ODUflex靈活切片、FlexO靈活接口、增強分組和路由轉發功