5G承载需求白皮书

报告摘要

5G承载需求总结

核心内容概述

5G技术的引入对承载网络提出了全新的需求，主要体现在更大带宽、超低时延、高精度时间同步、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方面。这些需求源于5G三大业务场景（eMBB、mMTC、uRLLC）的特性以及5G网络架构的革新，如无线接入网的云化和核心网的分布式部署。

主要观点

5G业务特性：
- eMBB：面向超高清视频、VR/AR等大流量应用，要求承载网络提供超大带宽。
- mMTC：面向物联网，要求承载网络支持海量连接、低成本、低功耗和高精度时钟同步。
- uRLLC：面向车联网、工业控制等高可靠低时延应用，要求承载网络具备超低时延和高可靠性。
无线接入网架构变化：
- 5G RAN由原来的BBU+RRU两级结构演进为CU、DU、AAU三级结构。
- 根据部署方式，分为分布式无线接入网（DRAN）和集中式无线接入网（CRAN）两种架构。
5G核心网架构革新：
- 5G核心网向服务化、云化、SDN/NFV架构演进。
- 支持网络切片、转发与控制分离、功能分布式部署和基础设施云化。

关键信息

1. 5G承载关键性能需求

更大带宽：
- 单基站：低频单基站峰值带宽为5Gbps，高频单基站为15Gbps，整体带宽需求为 $2 \times 10\mathrm{GE}$ 或25GE。
- 回传带宽：DRAN一般流量区域为接入环25/50Gbps，汇聚/核心层为N×100/200/400Gbps；CRAN一般流量区域接入环为50Gbps，汇聚/核心层为N×100/200/400Gbps。
- 前传带宽：根据CU/DU分割方式，前传带宽需求从4.546Gbps到157.3Gbps不等，目前业界更关注25Gbps及以上接口。
- 中传带宽：与回传接入层带宽需求相同，需支持灵活组网。
超低时延：
- eMBB用户面时延要求小于4ms，控制面小于10ms。
- uRLLC用户面时延要求小于0.5ms，控制面小于10ms。
- 前传时延约为100us，需尽量减少节点处理时延以满足低时延业务需求。
高精度时间同步：
- 基本业务同步需求为3us，部分场景可能需要百纳秒级别同步。
- 基站定位等新业务可能需要更高精度（如10ns）的时间同步。
- 需要设计专门的同步组网架构和关键技术，如高精度时钟锁相环、时戳技术、单纤双向传输等。

2. 5G承载组网及功能需求

多层级承载网络：
- 5G承载网由前传、中传和回传三层构成。
- 在CU/DU合设情况下，为前传和回传两级结构；分设情况下，为三级结构。
灵活化连接调度：
- 5G承载需支持L3功能下移到UPF和MEC，实现动态业务连接调度和灵活组网路由。
层次化网络切片：
- 5G承载需支持硬切片（L1 TDM隔离）和软切片（L2/L3逻辑隔离）。
- 常见方案包括FlexE和ODUflex+FlexO，以满足不同业务对带宽和资源隔离的需求。
智能化协同管控：
- 承载网需支持端到端SDN化管控、网络切片自动化部署、资源协同管控、统一管控和智能化运维。
- 引入AI等技术实现网络配置、流量、告警等数据的智能分析，提升运维效率。
4G/5G混合承载：
- 支持SA（独立部署）和NSA（非独立部署）两种架构。
- 在NSA架构下，需实现4G和5G控制面核心网元之间的互通，以及混合承载网络的部署。
低成本高速组网：
- 承载网络需引入25Gbps、50Gbps和100Gbps等新型高速接口。
- 需关注低成本光模块的开发和应用，以降低整体建设成本。

总结与展望

5G承载需求的多样化和高性能化推动了承载技术的革新，形成了新的承载架构和功能需求。随着5G商用的推进，承载技术标准和产业化进程正在加快。业界需加强关键技术研发、应用方案完善和设备部署，以形成完善的5G承载方案，支撑5G的规模化部署。同时，5G承载网络将与4G网络协同演进，实现混合承载架构，满足不同业务场景下的需求。