2018年-中国信通院_《5G承载网络架构和技术方案白皮书》_39页_11mb

报告摘要

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连接的基础网络，需满足更大带宽、超低时延和高精度同步等关键性能需求，同时支持多层级承载网络、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等六大组网功能需求。本文档详细分析了5G承载网络的总体架构、转发面技术方案、协同管控架构及关键技术、同步网架构及关键技术，并探讨了我国5G承载产业的发展趋势。

主要观点与关键信息

1. 5G承载网络总体架构

转发平面：具备分层组网架构和多业务统一承载能力，支持L0~L3层综合传送能力，为5G三大类业务应用、移动CDN、政企专线、家庭宽带等提供差异化网络切片服务能力。
管理控制平面：需支持统一管理、协同控制和智能运维能力，实现多层多域的网络统一管控。
同步网：需满足5G基本业务和协同业务的高精度同步需求，包括端到端±1.5us和±300ns量级同步。

2. 5G承载转发面架构与技术方案

2.1 网络分层与接口分析

网络分层：分为城域接入层、城域汇聚层、城域核心层/干线。
客户接口：接入层采用eCPRI、CPRI、10GE/25GE等；汇聚层和核心层采用100GE、400GE等。
线路接口：采用灰光或彩光，包括10/25/100Gb/s灰光和WDM彩光。

2.2 5G前传技术方案

典型场景：包括DRAN和CRAN（CRAN小集中、CRAN大集中）。
技术方案：光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN、SPN。
技术方案比较：光纤直连成本低但资源消耗大；无源WDM和有源WDM/OTN资源消耗少，但成本较高；SPN具备高灵活性和可扩展性，适合未来网络发展。

2.3 5G中回传技术方案

典型方案：SPN、M-OTN、IP RAN增强+光层。
关键技术：
- 切片分组层（SPL）：采用SR-TP和SR-BE技术，支持L3灵活转发。
- 切片通道层（SCL）：采用切片以太网（SE）技术，实现硬管道隔离和低时延。
- 切片传送层（STL）：支持FlexE Group、WDM彩光、灰光等，满足大带宽需求。
L1层：采用FlexE、ODUflex等技术实现硬管道隔离和低时延。
L2/L3层：支持以太网、MPLS-TP、SR等，实现灵活连接调度和QoS保障。

2.4 5G承载转发面发展建议

按需选择前传方案：光纤直驱为主，局部资源不足时采用设备承载方案。
中回传方案新建与演进并重：支持SR、FlexE、ODUflex等，实现灵活组网。
支持IPv6：5G承载网络需兼容IPv4/IPv6双栈和6vPE转发技术。

协同管控架构与关键技术

1. 管控架构

SDN架构：实现端到端协同管控，支持业务自动化开通部署和智能运维。
功能模块：包括业务编排、网络资源切片编排、智能运维、南北向接口协议等。

2. 关键技术

2.1 多层网络管控技术

多层管控模型：统一多层多域管理信息模型，实现ETH、ODU、L3VPN等的统一管理。
路由优化：支持分层L3VPN到边缘或L2VPN+L3VPN，采用SDN集中式或分布式路由发布机制。

2.2 网络切片管控

全生命周期管理：包括切片规划、部署、业务发放和运维保障。
统一北向接口：实现与上层业务编排器的协同管控，提升网络灵活性和可编程能力。

2.3 智能运维

AI技术应用：引入大数据和机器学习，实现智能排障、故障分析、故障自愈、业务性能监测等。
统一数据模型：支持多厂商、多区域、多技术网络环境下的统一管理。

2.4 南北向接口协议

北向接口：基于YANG模型，采用Restful协议，实现开放和可编程。
南向接口：采用Netconf、PCEP、BGP-LS等协议，实现多技术设备的协同管理。

同步网架构与关键技术

1. 通用组网架构

时间同步需求：分为±1.5us和±300ns量级。
组网结构：基于IEEE1588v2和IEEE1588v2.1等技术，实现高精度时间同步。

2. 关键技术

2.1 高精度同步源头技术

卫星双频接收技术：可实现±30ns精度，适用于高精度同步。
卫星共视技术：精度可达±10ns，但部署复杂，适合后期使用。

2.2 高精度同步传输技术

IEEE1588v2：需优化打戳位置、系统时钟同步精度等。
IEEE1588v2.1（WhiteRabbit）：引入PTP轮廓，提升同步精度。

2.3 高精度同步局内分配技术

推荐使用PTP以太网接口：如GE、10GE等，避免使用1PPS+ToD接口。

2.4 高精度同步监测技术

绝对监测：基于GNSS和光纤授时网络。
相对监测：基于共视卫星和PTP报文监测，前者适用于后期，后者适用于初期。

3. 发展建议

分阶段演进：基于现有网络实现±1.5us同步，新建网络实现300ns同步。
采用扁平化结构：降低定时链路长度，提升同步性能。
技术融合：结合单纤双向、PAM4等技术，实现低成本高精度同步。

我国5G承载产业发展趋势分析

1. 光纤光缆基础设施

城域光缆网：已形成稳定架构，但需优化拓扑和提升光纤容量。
光缆类型：G.652光纤为主，未来可能引入高抗弯光纤、小型化和高密度光缆。
光模块需求：25/50/100/200/400Gb/s光模块将逐步引入，满足不同传输距离和速率需求。

2. 光模块与芯片

技术需求：高线性度、低功耗、低成本、宽温范围等。
产业化现状：国内企业能提供大部分产品，但25GBaud及以上速率的核心光电芯片尚处于在研或空白阶段。

3. 承载网络设备

设备趋势：多技术融合，建议统一设备架构，共享核心处理芯片、业务板卡、光模块和管控平台。
主要设备类型：SPN、M-OTN、IP RAN+光层，均具备分组化和智能化特性。

总结与展望

5G承载网络架构由转发面、管理控制面和同步网组成，需满足三大性能需求和六大组网功能需求。SPN、M-OTN和IP RAN+光层三种方案在L0和L2/L3层逐步趋同，但在L1层存在明显差异。同步网需采用高精度技术，满足5G业务对时间同步的高要求。我国5G承载网络发展需关注光纤扩容、高速光模块和芯片研发、设备兼容性提升，以及多技术融合和标准化建设。随着5G商用进程加快，承载技术将持续融合创新，推动产业健康发展。