2018-5G承载网络架构和技术方案白皮书_39页-11mb

5G承载网络架构和技术方案总结

核心内容概述

5G承载网络是支撑5G无线接入网和核心网的基础网络，其架构需满足“更大带宽、超低时延和高精度同步”三大性能需求及“多层级承载网络、灵活化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载以及低成本高速组网”六大组网功能需求。5G承载网络由转发平面、管理控制平面和同步网三部分构成，支持差异化网络切片服务能力。

主要观点与关键信息

1. 5G承载网络总体架构

• 转发平面：具备分层组网架构（城域接入层、城域汇聚层、城域核心层/干线）和多业务统一承载能力，支持L0~L3层的综合传送。
• 管理控制平面：需具备统一管理、协同控制和智能运维能力，支持SDN架构，实现业务自动化开通和网络资源切片管理。
• 同步网：支撑5G基本业务和协同业务的高精度同步需求，采用高精度时钟源（PRTC/ePRTC）和高精度同步技术（如IEEE1588v2、IEEE1588v2.1）实现端到端±1.5us和300ns量级同步。

2. 5G承载转发面架构与技术方案

• 网络分层：
  • 城域接入层：支持5G前传（如CPRI/eCPRI）、中回传（如10GE/25GE）和回传（如N×100GE）。
  • 城域汇聚层/省干层：支持L0~L3层的综合传送，可采用WDM彩光或灰光接口。
• 前传技术方案：
  • DRAM：以光纤直连为主，适用于光纤资源丰富的区域。
  • CRAN：支持CPRI/eCPRI拉远，可采用无源WDM、有源WDM/OTN或SPN等方案，适用于光纤资源紧张区域。
• 中回传技术方案：
  • 主要采用SPN、M-OTN、IP RAN增强+光层三种方案，支持L2/L3分组转发、L1 TDM通道和L0光层传输。
  • SPN采用FlexE技术实现网络切片，支持L2和L3的段路由（SR）和切片以太网（SE）技术。
  • M-OTN融合OTN和分组技术，支持ODUflex和FlexO，实现灵活带宽和低时延。
  • IP RAN+光层方案在核心层采用QSFP28，接入层采用SFP28，支持多种业务承载。

3. 5G承载协同管控架构和关键技术

• 协同管控架构：基于SDN架构，实现端到端业务编排和统一管控，支持多层多域网络管理。
• 关键技术：
  • 多层网络管控：支持灵活路由优化、业务隔离和全生命周期管理。
  • 切片管控：基于上层业务需求，实现资源切片的自动化部署、隔离和运维。
  • 智能运维：引入AI技术，实现故障分析、自愈、性能监测等功能。
  • 南北向接口协议：北向接口采用YANG模型和Restful协议，南向接口支持Netconf、PCEP、BGP-LS等。

4. 5G同步网架构和关键技术

• 同步网架构：分为源头、承载和接入三部分，支持端到端±1.5us和300ns量级同步。
• 关键技术：
  • 高精度同步源头：采用卫星双频接收或共视技术，其中双频技术精度更高，但共视技术具备集中监控能力。
  • 高精度同步传输：基于IEEE1588v2和IEEE1588v2.1，提升打戳精度、系统RTC同步和链路可靠性。
  • 同步分配：建议采用高精度PTP以太网接口，不推荐使用1PPS+ToD接口。
  • 同步监测：分为绝对监测和相对监测，前者基于GNSS，后者基于PTP报文或共视信号。

5. 我国5G承载产业发展趋势

• 光纤基础设施：城域光缆网向多业务承载演进，采用高抗弯光纤和高密度光缆，支持FTTH资源复用。
• 光模块与芯片：
  • 前传：25Gb/s Bidi和PAM4技术具备优势，需发展工业级光芯片。
  • 中传与回传：PAM4、NRZ、相干光模块逐步普及，需加快25GBaud及以上速率核心芯片研发。
• 承载网络设备：多技术融合趋势明显，建议统一开发兼容SPN、M-OTN和IP RAN的网络设备，提升设备普适性和研发效率。

总结与展望

• 5G承载网络的发展需满足多样化业务需求，推动多技术融合和网络切片能力。
• 同步网技术需向更高精度演进，实现百ns级同步能力。
• 光纤基础设施和光模块芯片是5G承载网络建设的核心支撑，需加快研发和部署。
• 5G承载网络应遵循“固移融合、综合承载”原则，实现低成本、快速部署。

5G承载技术方案发展建议

• 前传方案选择：按需选择光纤直驱或设备承载方案，优先考虑成本效益。
• 中回传技术演进：支持分组化、TDM和OTN融合，推动SR、FlexE和ODUflex等技术应用。
• 同步技术演进：采用IEEE1588v2.1等高精度同步技术，提升同步性能。
• 光模块与芯片发展：加快25GBaud及以上速率核心芯片研发，提升国产化率。
• 网络设备兼容性：推动SPN、M-OTN和IP RAN的融合，统一设备架构和管控平台。

主要贡献单位

• 中国信通院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 华为
• 中兴
• 爱立信
• 华为（含Lumentum等合作方）