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专题 - 5G联接 云网承载——烽火发布FitHaul解决方案 - 正文

未雨绸缪,5G时代承载先行

http://www.c114.net ( 2017/7/6 14:42 )

当前随着4G网络的规模部署,移动互联网快速地改变了人们的生活 ,与此同时5G愿景与需求、5G标准和关键技术研究随之被迅速提上日程。

目前国际上多个标准化组织和机构都已经开始进行 5G 网络及其架构的研究工作, 如ITU3GPP、5GPPP、NGMN等,我国IMT-2020 网络技术工作组也以牵头国内运营商、研究机构、设备商广泛开展5G领域的需求、应用场景和架构方面的研究和讨论。IMT-2020 推进组在 2014 年 6 月发布的《5G 愿景与需求》白皮书提出了 5G 的关键需求和能力指标,包括:0.1~1Gbit/s 的用户体验速率、每平方千米一百万的连接数密度 、毫秒级的端到端时 延、每平方公里数十Tbit/s的流量密度、500km/h以上的移动性和数十Gbit/s的峰值速率。这些指标的实现要求网络架构具备以下特性 : 更扁平的架构、更快捷的内容分发、更灵活的网络编排、更简洁的移动性管理、更高效的资源管理、更安全的网络体系。

5G技术面向移动互联网和物联网,主要涉及4个技术场景:连续广域覆盖场景、热点高容量场景、低功耗大连接场景和低时延高可靠场景。为满足上述5G网络愿景及需求,烽火通信与业内标准组织、运营商等经过研究与分析总结未来5G承载网络聚焦如下:

网络架构重构:传统2G,3G,4G回传网络分为接入层、汇聚层、骨干汇聚层、核心层,4G时代引入了C-RAN前传网络。5G时代,由于无线频谱资源提升及Massive MIMO天线技术的发展,传统RAN架构下的CPRI接口难以承载巨大的带宽,需要进行架构重构。重构之后,5G的BBU 功能将被划分为 CU和DU 两个功能实体,5G C-RAN将包含一级前传(RRU-DU)和二级前传(DU-CU)两级架构。 CU与DU功能的切分以处理内容的实时性进行区分, CU 设备主要包括非实时的无线高层协议栈功能,同时也支持部分核心网功能(UP)下沉和边缘应用业务的部署,而DU设备则主要处理物理层功能和实时性需求的L2功能。关于回传网络则由传统的城域、骨干网络演变发展成为包含“边缘DC”,“汇聚DC”,“核心DC”在内的以DC为核心组网的概念。网络架构重构的目的不仅在于面向业务为核心进行组网,而且通过网络重构引入新的组网思路和技术可解决5G承载面临的带宽容量、节点转发能力、端到端时延等难题。

大容量低时延转发:根据标准定义5G基站带宽均值将超过1Gbps,峰值更是超过10Gbps,无论是对于前传网络还是回传网络均提出了很高的带宽要求。为满足5G业务大带宽承载需求,基于前传网络无论是eCPRI还是NGFI均计划引入统计复用功能以降低传统CPRI接口方式下的带宽需求。从业务层面而言,当前IEEE、thernet Alliance等标准组织正在进行25GE、50GE、200GE、400GE等新型以太网业务接口定义,5G前传、回传设备通过采用上述新型接口可满足业务承载需求。在传输层面,当前100G已在干线、城域层面广泛部署较好地满足了4G、IDC等业务承载需求,未来通过现网平滑升级400G可满足5G业务承载的容量需求。同时为达到低时延转发目标,业内聚焦通过采用高速业务接口、大容量节点设备并结合优化的处理器架构等技术进行实现。

高精度时间同步:5G 时代由于载波聚合、多点协同、5G超短帧结构、高精度定位等新技术的应用,要求基站间满足百纳秒级的超高精度,与此同时传输网络需具备更高精度的时间传送能力。当前预计 5G 系统端到端定时误差预算要求是在+/-130ns 以内,分配给整个传送网的时间精度要求是+/-100ns。包括由于链路非对称引入的误差+/-10ns,传送设备总定时误差+/-90ns,RRU至 DU 一级前传+/-10ns。基于上述要求,当前承载领域拟通过时间同步协议的升级(从现有 1588v2 升级到未来的 1588v3),研究利用光纤或波长直连传递时间的方法和组网的可行性,研究在复杂组网条件(多种传输技术混合组网、长距离、多跳等)时间精度和稳定性影响因素及相应的解决办法,以及采用 SDN 技术进行全网性能监测和反向调控的可行性研究等多种技术手段来满足5G承载高精度时间同步要求。

端到端的业务灵活调度:面向 5G 的“端到端”服务提供的关键在于解决下一代无线接入网络中多种异构资源的联合调度与高效适配,即解决业务接入过程中的无线网络、前传网络、回传网络、数据处理网络(DU,CU, DC)之间的高效互通,打通无线接入侧,汇聚侧与核心侧的数据传输通道。SDN实现了控制层面和转发(数据)层面的解耦,使网络更开放,可以灵活支撑上层业务和应用。通过SDN可以使不同的移动用户定制满足特定属性的带宽、时延以及安全性需求。同时借助SDN 的可编程性,将移动接入网络抽象成功能独立的“网络切片”,每个“网络切片”具有包括射频接入、前传拉远、回传汇聚、核心侧处理等功能,服务于多租户的应用场景。为了满足 5G 端到端的服务提供,当前业内聚焦在5G 网络的端到端SDN 控制平面架构、南向接口技术、北向接口技术、控制平面与综合资管系统的融合演进方案等几个方面开展研究。

统一管控的网络分片:5G的业务在带宽、时延、可靠性需求、能耗以及服务客户、运营计费等方面要求存在巨大差异。例如: 4K/8K 移动视频业务要求超高速率, 可触摸交互式应用要求超低时延(<1ms), M2M/IoT 应用要求高密度连接;自动驾驶要求高可靠、 超低时延,移动宽带业务要求超高速移动性。每种业务类型对于网络各项能力要求非常不平均,为 5G 承载网络架构的灵活性和业务适应性提出了新的需求。网络切片技术是满足该需求的关键所在。一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络,按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。当前承载领域,初步计划采用“集中管控分片”,“转发控制分片”,“转发资源分片”三级网络分片的方式来实现整个承载网络的切片。网络分片的需求从集中管控层面注入,转发控制层面接收到分片需求后,根据网络分布进行多网络分片协同并进行网络分片创建,最后组织形成所需要的网络分片。当前IEEE,OIF等标准组织正在研究Flex-E技术可以用于对一个以太网链路和端口的硬隔离切分,网络分片应用该技术可以做到在硬件资源上共享同一个端口同一根光纤链路,但转发面互相硬件隔离互不影响。因此较好地满足了“转发资源分片”实现需要,从而受到业内普遍关注。

当前2G/3G/4G移动通信已经深刻地改变了人们的生活,而业界对于5G描绘的移动宽带(如高清视频、虚拟现实/增强现实)、高可靠和低时延(如自动驾驶、远程控制)、高连接密度(如智慧城市、工业制造)更是充满了憧憬和向往。为实现上述愿望,5G网络需求和网络架构相对4G也将发生很大变化,带宽、时延、时间同步等多方面功能和指标,都将给传送网带来巨大的挑战。烽火通信秉承2G/3G/4G 时代的深厚积累,聚焦光与IP并加速向ICT领域转型,面对5G承载所产生挑战已做好准备。无论在超高速传输(400G/1T)、超大容量、硅光子集成、高精度时钟同步,还是新型以太网接口、SDN/NFV等方面已提前布局和持续投入,并将为5G时代中国在世界范围内实现“5G引领”的战略目标贡献力量。

   来源:C114中国通信网

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