5G承载成为业界热点 多种方案争奇斗艳

作者:赵文玉 张海懿 责任编辑:卞海川 2017.10.13 07:11 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)5G聚焦于移动互联网、移动物联网等应用场景,呈现超大容量、超高性能、高可靠性、智能灵活化等新型特性,已成为信息通信领域高度关注的焦点技术之一。

针对增强移动宽带(eMBB)、大规模物联(mMTC)、高可靠低时延(uRLLC)等不同应用场景,5G用户体验的接入峰值最大需求相对于4G提升了数十倍甚至更高量级,端到端时延要求和时间同步精度需求相对于4G均提升了10倍以上的量级,同时5G在组网架构和技术方面又引入了软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV)、网络切片等新型技术,如何实现基于诸多5G新型特性的高效承载并选择合理的移动前传和回传等承载方案,成为目前业界关注的热点话题。

5G基站划分发生变化,前传出现多种承载方案

不用于4G的基站功能划分,目前3GPP按照逻辑功能将5G基站划分为中心单元(CU)和分布单元(DU),同时CPRI组织在2017年8月底发布的eCPRI规范也将5G基站类似划分为eCPRI射频设备控制(eREC)和eCPRI射频设备(eRE)。由于CU和DU,或者eREC和eRE之间逻辑功能划分在协议栈上存在多种选项,预计后续5G基站具体部署时将支持多种基站功能分割选项,具体分割方式既可以通过软件定制实现,也可以通过硬件定制实现,或者软件结合硬件定制实现。

考虑到5G基站功能将重新分割,同时传输容量、时延以及时间同步精度等关键承载性能要求明显提升,这样如何实现CU和DU,或者eREC和eRE(下文均采用CU和DU描述)之间的前传承载至关重要,同时也因5G基站逻辑功能分割的多样性,5G前传将出现多种前传承载方案,如图1所示。

譬如,当5G基站的CU和DU单元集成或共址部署,或者DU单元和RRU/AAU集成或共址时,前传方案可按需选择光纤直驱、无源点到点WDM、有源OTN/WDM(部分可能支持分组)等方案;当CU、DU和RRU/AAU等分别异地部署时,前传网络出现二级结构,其中第一级DU和RRU/AAU之间的前传方案同前面CU和DU单元集成或共址部署的情形,而第二级DU和CU之间的前传方案则主要采用有源的WDM结合OTN或者分组技术实现,其他方案也可适当引入。

图片1.png

图1 前传承载拓扑示意图

5G回传新型特性明显,承载方案呈现竞争态势

相对于4G网络,5G网络整体架构将更为扁平化和灵活,一些原有以及新增的功能(如移动边缘计算等)将下移到汇聚层或更低,原有典型基于南北汇聚式的流量模式将发生明显变化,基于不同5G网元之间的东西向流量交互将显著增加,譬如gNB和gNB、CU和CU之间等,这对于回传网络甚至包括第二级前传网络的东西向协同流量调度提出了新的需求,如图2所示。

另外,5G网络将基于SDN架构实现控制和承载(转发)功能的分离,并提出逻辑切片的理念以灵活支撑云化业务,同样对于承载网络提出了智能化、灵活化、按需配置和提供带宽等新型承载需求。面对这些新型的回传需求,目前业界提出了两种典型的回传承载方案,即OTN技术和分组化技术,并呈现出一定程度的竞争态势。目前OTN技术标准完善,采用灵活的ODUflex容器以及FlexO接口技术可以实现带宽的灵活按需调整,但信号复用映射结构相对复杂;基于分组化的技术目前比较被看好的是基于FlexE等演进的组网技术,采用FlexE接口以改进的通道化技术实现带宽的灵活按需调整,但标准化和产业化推进尚待努力。

整体而言,从近期部署的角度来看,OTN技术相对成熟一些,但后续两者的竞争将持续进行。另外,伴随着5G部分核心功能的下移,基于三层(IP层)的功能将同样下移到汇聚层,同时需要一些新型的路由技术(譬如SR等)以提升路由效率,这样传送网如何与IP网络实现承载组网功能的有效分割和高效协同也是面临需要解决的问题之一。

1507850021705011564.png

图2 回传承载拓扑示意图

5G承载灵活性增强,SDN管控引入势在必行

相对于3G/4G等移动通信网络,5G网络基于SDN架构引入的控制与承载分离、基于逻辑切片的网络功能架构灵活重构、以及同时支持关键性能参数(譬如时延、容量等)差异性明显的多样化业务等特性,对于5G承载网络的灵活性需求提升非常明显。传统3G/4G回传承载网络基于人工操作的网管系统、承载设备静态带宽配置等已无法满足5G的承载要求。另外,考虑到5G网络中基站逻辑功能的划分可能存在多种形式,在实际部署中存在按需设置应用场景,这样,5G前传网络也同样存在SDN制式的承载要求,因此,新型基于SDN的管控技术势必将逐步引入5G承载网络,同时与5G网络自身的SDN架构的资源编排器、控制器等进行协同工作,包括对于承载网络切片的SDN化管控,以实现5G多样化业务及调度的灵活化智能承载等。同时面向网络时延等性能测量保障的SDN集中式资源控制和优化将成为光网络SDN的重要功能,也对网络维护提出一些新的挑战。

目前,基于SDN的光网络体系架构及接口正在开展研究,典型的北向接口信息模型主要包括两种:ONF TAPI 和IETF ACTN,这两种信息模型的功能基本趋于稳定且呈现比较明显的竞争态势,其中ONF TAPI主要基于电信网的模型抽象方法,而IETF ACTN主要参考IP/MPLS的模型抽象方法进行构建,目前两者之间有相互借鉴,但因基础抽象方法不同而无法实现整体化融合或归一,因此,在未来5G承载网络的部署中,选择基于ONF TAPI还是IETF ACTN的北向接口信息模型,需要综合考虑接口标准的成熟度、业界接受情况、厂商支持情况和其他网络技术的衔接等因素进行综合考虑,目前业界尚无而且也很难得出确切的结论。

5G承载标准及技术研究加速,无线和承载协同至关重要

目前ITU-T、3GPP、IEEE、CPRI等多个国际标准化组织或团体已开展与5G承载相关的标准化工作,如ITU-T SG15已于2017年6月全会上新设立了2个与5G承载相关的研究课题,并将在10月召开的Q11/SG15和Q12/SG15联合中间会议上继续探讨5G承载典型需求及其具体技术方案;作为5G的主要标准制定者,3GPP目前正在全面推动制定5G标准系列,在探讨5G基站分割时也一并提出需要考虑承载相关需求;IEEE1914近两年也正在开展新一代前传接口及适配研究,IEEE 802.3同时也在制定新型高速以太网接口时一并考虑5G承载应用需求;CPRI组织最近刚制定完成并正式发布新型前传接口规范(eCPRI V1.0),其中引入了与CPRI接口规范显著不同的分组化接口以及新型5G基站分割术语等;另外,作为SDN光网络的标准接口主要制定者,ONF、IETF等标准化组织都在全力推动北向接口信息模型的标准化工作等。

考虑到5G网络在传输容量、时延、时间同步精度、网络架构、网络切片等关键技术特性方面与承载网络的密切相关性,在具体研究和构建5G技术与网络时,无线网络和承载网络等不同专业的协同非常重要,建议至少在关键参数的指标分配、网络节点的实际部署以及SDN管控等多个方面综合考虑不同专业的技术特性,以便在5G的技术研究及商用部署中选择整体趋优的技术方案。


发表评论请先登录
...
CWW视点
暂无内容