5G承载网的“成长”

     亲爱的父老乡亲们,在这个辞旧迎新的时刻,我们通信领域迎来了一件值得普天同庆的大事—3GPP正式通过5G NSA标准。此举意味着各方已经对5G网络标准达成了一致意见,距离5G商用网络的设立和运行又迈出了坚实的一步。那么小编今天也借着春风,来谈谈“5G承载网”这个话题。

     首先,在小编具体讲解之前需要澄清一个概念—承载网。

图1

承载网分为接入层,汇聚层,核心层三部分;接入层对应5G中前传和中传网络,汇聚层/核心层对应回传网络。所以承载网的概念比较大。这里小编要提一下城域网,很多人搞不清这货是干啥的。。。。实际上城域网范围比较小,负责地市内的信号传输,PTN就是其中一种。可以看出,城域网也是一种承载网,只不过他只负责地市的传输,并不负责地市之间以及省与省之间的传输。

一、需求分析

     “5G”可不是随随便便到来的。为了支持1Gbps的用户体验速率,毫秒级的延迟,它对我们的承载网有了更加严格的要求。

1. 大带宽需求

      5G频谱新增Sub6G及超高频两个频段。Sub6G频段即3.4GHz~3.6GHz,可提供100~200MHz连续频谱。6GHz以上超高频段的频谱资源更加丰富,可用带宽一般能够达到连续的800MHz。更高频段,更宽频谱以及新空口技术使得5G基站带宽需求大大提升。5G基站带宽均值要求超过1Gbps,峰值更是超过10Gbps。按每接入环6个站、1个站达到峰值带宽计算,接入层带宽将达到40Gbps,考虑到5G基站的密集程度,100G组网可能性更大;而核心层/汇聚层则有可能达到T级别组网。

2. 低时延需求

     3GPP等标准组织关于 5G 时延的相关技术指标有图2要求:

图2

不同的时延要求会造成5G接入网架构的不同,从而对承载网的架构产生影响。比如对于要求高可靠性超低时延的应用场景,承载网就会省掉中传部分,从而降低时延。

3. 网络切片需求

     为了更好地支持不同的应用,5G将支持网络切片能力,每个网络切片将拥有自己独立的网络资源和管控能力;同时可以将物理网络按不同租户需求进行切片,形成多个并行的虚拟网络。啥意思?就是原来的网络比较死板,不能灵活的根据应用场景进行相应处理。现在能够将网络从逻辑上拆分成不同的切片,实现高效传输。这一点充分体现了5G“更快,更高,更强”的口号。。。。

二、5G光传送承载方案

图3

     图3为4G、5G承载网架构变化图,可以帮助读者更加直观的理解承载网。在5G中,接入网从原来的BBU和RRU两级结构变为了CU(集中单元)、DU(分布单元)和AAU(有源天线处理单元)三级结构;EPC被分为New Core和MEC两部分,并进行了下沉。今天小编主要讲承载网,对于核心网在此不做过多赘述。

     5G承载网分为前传,中传和回传。那么这三部分主要指什么?先抛图:

图4

对于CU/DU分离架构,前传指AAU到DU部分,中传指DU到CU部分,回传指CU到5G核心网部分;对于CU/DU合设架构,前传指AAU到gNB(CU和DU合设)部分,回传指gNB到5G核心网部分。

小编需要在这里介绍一个小背景——OTN设备。


这个大块头是承载网中必不可少的东西。大家可以在战略上把它忽视为一根光缆就好。随着技术不断演进,他不光会传输,还有了分组交换与处理的功能,演进为了“分组增强型OTN”。

1. 前传

    1>光纤直连方式

        每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网,如图5。

图5

这种方案实现起来简单,但最大的问题是光纤资源占用很多。随着5G基站、载频数量的急剧增多,这种方案对光纤的占用量不容忽视。因此,此方案适用于光纤资源丰富的区域。

    2>无源WDM方式

        将彩光模块安装到AAU和DU上,通过无源设备完成WDM功能,利用一对或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接,如图6:

图6

这种方案比较好的节约了光纤资源,但是也存在着运维困难,不易管理,故障定位较难等问题。

     3>有源WDM/OTN方式

         在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN设备,多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源,如图7:


图7

这种方案相比无源WDM方案,组网更加灵活(支持点对点和组环网),同时光纤资源消耗并没有增加。

2.中传/回传

     由于中传与回传对于承载网在带宽,组网灵活性、网络切片等方面需求是基本一致的,所以可以使用统一的承载方案。

     1>分组增强型OTN+IPRAN

         利用带有路由转发功能的分组增强型OTN设备组建中传网络,回传部分继续使用现有IPRAN(引入25GE、50GE、100GE高速接口)架构,OTN与IPRAN之间使用BGP协议进行路由转发。如图8所示:


图8

     2>端到端分组增强型OTN

         中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网。如图9所示:


图9

5G将是移动通信领域的一场革命,承载网更是5G网络与业务发展的重中之重。相信各位读者看完小编的讲解对5G承载网未来发展有了一定的认识。如果想继续了解5G相关知识,记得关注“飞侠科霏”今日头条号和“通信盛宴”微信公众号哦!

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