20181017-中国信通院-通信行业_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网络连接的基础网络,具备灵活调度、组网保护和管理控制等功能,同时满足带宽、时延、同步和可靠性等方面的性能保障。5G网络的三大典型业务场景(eMBB、uRLLC、mMTC)对承载网络提出了更高要求,包括更大带宽、超低时延和高精度同步等性能需求,以及多层级承载网络、灵活化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载和低成本高速组网等组网功能需求。
主要观点
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5G承载网络架构
5G承载网络由转发平面、管理控制平面和同步网三个部分构成,支持端到端的网络切片服务,满足多样化的业务需求。 -
转发面架构与技术方案
- 分层组网:5G承载网络分为城域接入层、汇聚层和核心层,各层具有不同的组网拓扑和接口需求。
- 典型技术方案:包括光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN、SPN等,各方案在成本、性能和可维护性方面各有优劣。
- SPN技术方案:基于分组传送网络(PTN)演进,支持L0~L3层综合传送能力,具备段路由(SR)、切片以太网(SE)和FlexE接口等关键技术。
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管理控制平面
- SDN架构:采用软件定义网络(SDN)实现网络的统一管理和智能运维,支持端到端业务编排、网络资源切片和自动化运维。
- 关键技术:包括多层网络管控模型、切片管控、智能运维和南北向接口协议(如YANG、RESTful、Netconf、PCEP等)。
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同步网架构与关键技术
- 同步需求:5G同步网需满足±1.5us和300ns量级的同步精度,支持基本业务和协同业务。
- 关键技术:包括高精度同步源头技术(如卫星双频接收和共视技术)、高精度同步传输技术(如IEEE1588v2和IEEE1588v2.1)、高精度同步局内分配技术和同步监测技术(如绝对监测和相对监测)。
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5G承载产业发展趋势
- 光纤光缆基础设施:随着5G业务需求,光纤基础设施将向更高容量、更灵活组网和更高密度方向演进。
- 光模块和芯片:25/50/100/200/400Gb/s光模块逐步引入,光芯片需满足高带宽、低功耗、低成本等需求。
- 承载网络设备:设备趋向多技术融合,建议统一开发架构,兼容不同技术方案,提升设备的普适性和兼容性。
关键信息
转发面架构与技术方案
- 分层组网:城域接入层包括前传(Fx)、中传(F1)、回传(N2/N3);城域汇聚层和省干层负责回传与核心网元之间的连接。
- 技术方案:包括光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN、SPN等,其中SPN支持端到端硬切片,具备灵活组网能力。
- 关键特性:支持多业务承载、灵活连接调度、网络切片、低成本高速组网等。
管理控制平面
- SDN架构:实现多层多域的统一管理和智能运维,支持L2/L3分组转发技术、L1 TDM通道转发技术、L0光层组网技术。
- 切片管控:实现网络资源切片的规划、部署、业务发放和保障运维,支持动态灵活连接。
- 智能运维:基于AI技术实现智能排障、故障自愈、性能监测等,提升网络运维效率。
同步网架构
- 同步需求:分为基本业务同步(±1.5us)和协同业务同步(300ns),需采用高精度同步技术。
- 关键技术:包括高精度同步源头(如卫星双频接收、共视技术)、同步传输(IEEE1588v2/2.1)、同步局内分配和同步监测技术。
光纤光缆与光模块发展
- 光纤需求:5G对光纤容量和连接密度提出更高要求,需引入WDM、多模光纤等技术。
- 光模块:25/50/100/200/400Gb/s光模块逐步部署,支持不同传输距离和应用场景。
- 芯片需求:包括工业级VCSEL、DFB、EML等光芯片,以及高线性度电芯片(如PAM4驱动芯片)。
发展建议
- 技术方案选择:根据光纤资源和业务需求,选择适合的前传和中回传技术方案,如光纤直驱、SPN、M-OTN等。
- 网络演进方向:推动分组化承载技术发展,实现多技术融合,提升网络灵活性和兼容性。
- 光模块与芯片研发:加快25GBaud及以上速率核心光电芯片的研发,满足5G高速率、长距离和低成本需求。
- 同步技术优化:采用高精度同步技术(如IEEE1588v2.1)和新型同步源(如卫星共视),提升同步性能。
- 产业协同推进:运营商、设备商、标准组织等需协同推动5G承载架构、组网方案、共性技术及产业标准的制定,实现5G承载网络的健康有序发展。
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
- FiberHome
- 爱立信(上海日乐)
- 海信宽带
- Centec Networks
- Finisar
- Lumentum
总结
5G承载网络的发展为运营商和设备商提供了新的机遇和挑战,其架构和关键技术需全面支持5G业务的多样化和高性能需求。未来,5G承载网络将向分组化、智能化和高精度同步方向演进,同时需加快光模块和芯片的创新研发,推动产业协同发展,实现5G承载网络的高效、灵活和低成本部署。
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