《5G承载网络架构和技术方案白皮书》_39页_10mb

5G承载网络架构和技术方案总结

核心内容概述

5G承载网络是为5G无线接入网和核心网提供基础连接的网络，其架构包括转发平面、管理控制平面和同步网。该网络需要支持端到端的网络切片、灵活连接调度、多层级组网、智能化协同管控、高精度同步和低成本高速组网等关键特性。

主要观点

1. 5G承载网络三大性能需求：

   • 更大带宽
   • 超低时延
   • 高精度同步

2. 六大组网功能需求：

   • 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
   • 低成本高速组网

3. 5G承载网络架构：

   • 转发平面：实现分层组网、多业务统一承载和网络切片服务。
   • 管理控制平面：支持统一管理、协同控制和智能运维，采用SDN架构实现业务自动化开通和网络资源切片。
   • 同步网：满足5G对高精度时间同步的需求，包括卫星双频接收、IEEE1588v2等技术。

关键信息

5G承载网络转发面架构与技术方案

• 网络分层：
  • 城域接入层：包括前传（Fx）、中传（F1）和回传（N2/N3）。
  • 城域汇聚层和省干层：提供回传和核心网接口（N4、N6、N9）的连接。
• 主要技术方案：
  • SPN（切片分组网络）：支持L0~L3层传送，采用FlexE、SE、SR等技术，实现灵活切片和低时延转发。
  • M-OTN（面向移动承载优化的OTN）：采用FlexE、ODUflex等技术，实现分组与TDM的融合。
  • IP RAN + 光层：采用IP RAN系统与光层结合，实现分组化承载和灵活带宽配置。
• 关键技术：
  • 段路由（SR）技术：用于L2/L3层的灵活转发和OAM。
  • 切片以太网（SE）技术：实现L1层硬管道隔离和低时延。
  • FlexE Group接口：实现多业务的通道化隔离和灵活带宽配置。
  • 高精度PTP以太网技术：用于同步局内和局间。

5G承载网络协同管控架构与关键技术

• 协同管控架构：
  • 基于SDN架构实现端到端业务和网络的协同管理。
  • 支持统一北向接口、多层多域协同控制、智能运维和网络切片。
• 关键技术：
  • 多层网络管控技术：包括路由优化、网络切片资源分配和业务隔离。
  • 智能运维技术：基于AI的智能排障、故障分析和自愈。
  • 南北向接口协议：北向采用YANG模型和RESTful协议，南向采用Netconf、PCEP、BGP-LS等。

5G同步网架构与关键技术

• 同步需求：
  • 基本业务同步：±1.5μs
  • 协同业务同步：±300ns
• 同步网架构：
  • 城域核心节点部署高精度时钟源（PRTC/ePRTC）。
  • 局域下沉部署小型化增强型BITS设备，实现百ns级同步。
• 关键技术：
  • 高精度同步源头技术：包括卫星双频接收（±30ns）和卫星共视（±10ns）。
  • 高精度同步传输技术：采用IEEE1588v2和IEEE1588v2.1，支持PTP轮廓和DDMDT相位检测。
  • 高精度同步局内分配技术：推荐使用高精度PTP以太网接口（GE、10GE等），避免使用1PPS+ToD接口。
  • 同步监测技术：分为绝对监测和相对监测，前者基于GNSS，后者基于PTP报文。

5G承载产业发展趋势分析

光纤光缆基础设施

• 5G对光纤容量和连接密度提出更高要求。
• 光纤基础设施将向高抗弯、高密度、多模光纤等方向演进。
• 推荐采用多模光纤+多模光模块降低建设和运维成本。
• 城域接入层光缆拓扑包括点对点、主干链、主干环等。

光模块和芯片

• 光模块需求：25/50/100Gb/s新型高速光模块将逐步引入前传、中传和回传。
• 关键技术：
  • 前传采用单纤双向（Bidi）和PAM4调制技术。
  • 中传和回传采用PAM4、相干光模块等技术。
  • 80km及以下采用PAM4光模块，80km以上采用相干光模块。
• 芯片需求：
  • 需要支持高线性度、低功耗、高带宽的光电芯片。
  • 25GBaud及以上速率的核心芯片尚处于研发或样品阶段，与国际领先企业存在1~2代差距。

承载网络设备

• 承载设备向多技术融合发展趋势演进。
• 建议统一开发网络设备架构，兼容SPN、M-OTN、IP RAN等技术方案。
• 网络设备需具备灵活配置能力，支持以太网、FlexE、OTN等接口。

总结和展望

• 5G承载网络技术发展呈现多技术融合、多方案并行的态势。
• 需要加快核心光电子芯片研发，提升光模块性能和降低成本。
• 未来5G承载网络将更注重智能化、灵活化和高精度同步能力，以支撑5G规模化商用。
• 承载网络需遵循固移融合、综合承载原则，实现低成本快速部署。

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
• 华为
• 亨特
• 联合通信
• 亨特
• 世纪鼎利
• 联合通信
• 亨特