5G对传输网的影响

1、 2018.1一、5G业务场景及承载架构演进5G的三类业务场景eMBB(Enhanced Mobile Broadband，增强型移动宽带)：主要场景包括随时随地的 3D/超高清视频直播和分享、虚拟现实、随时随地云存取、高速移动上网等大流量移动宽带业务，带宽体验从现有的 10Mbps 量级提升到1Gbps 量级，要求承载网络提供超大带宽。uRLLC (Ultra Reliable & Low Latency Communication，高可靠低时延通信)：主要场景包括无人驾驶汽车、工业互联及自动化等，要求极低时延和高可靠性，需要对现有网络的业务处理方式进行改进，使得高可靠性业务的带宽、

2、时延是可预期、可保证的，不会受到其它业务的冲击。mMTC (Massive Machine Type Communication，大规模机器通信）：主要场景包括车联网、智能物流、智能资产管理等，要求提供多连接的承载通道，实现万物互联,为减少网络阻塞瓶颈，基站以及基站间的协作需要更高的时钟同步精度。BBU 的部分物理层处理功能将与原 RRU 合并为 AAU(Active Antenna Unit，有源天线处理单元)；BBU 的剩余功能重新定义为 DU（Distribute Unit，分布单元），负责处理物理层协议和实时服务；BBU 的非实时部分将分割出来，重新定义为 CU（Centralized

3、 Unit，集中单元），负责处理非实时协议和服务；5G 的 RAN 网络将从 4G/LTE 网络的 BBU（Baseband Unit，基带单元）、RRU 两级结构将演进到 CU、DU 和 AAU 三级结构。5G RAN架构演进趋势其中，AAU 和 DU 之间是前传（Fronthaul），DU和 CU 之间是中传（Middlehaul），CU 以上是回传（Backhaul）。当CU 和 DU 合设时，称为 gNB，其承载网的结构和与 4G 类似，仅包括前传和回传两个部分。5G 核心网架构演进4G 时代，核心网元位置一般处于骨干层，UE（User Equipment，用户设备）到核心网的时延将难

4、以满足要求。因此，核心网下移以及云化成为 5G 发展的趋势，3GPP 已经将核心网下移纳入讨论范围，并推动 MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算）的标准化。5G 低时延核心网元下移New Core+EMC二、5G承载需求分析5G 承载网需求分析-大带宽关键指标前传中传&回传(峰值/均值)5G 早期站型：Sub6G/100MHz3*25Gbps5Gbps/3Gbps5G 成熟期站型：超高频/800MHz3*25Gbps20Gbps/9.6Gbps一个大型城域网为例，5G 基站数量 12000 个，带宽收敛比取 6:1。核心层带宽需求在初期就将超过 6T，成熟期

5、将超过 17T。因此，在 5G 传送承载网的接入、汇聚层需要引入 25G /50G 速率接口，而核心层则需要引入 100G 及以上速率的接口。5G 承载网需求分析-低时延指标类型时延指标来源移动终端-CU（eMBB）4ms3GPP TR38.913移动终端-CU（uRLLC）0.5ms3GPP TR38.913eV2X（enhanced Vehicle to Everything）310ms3GPP TR38.913前传时延（AAU-DU）100useCPRI可以考虑采用更大的时隙（如从 5Gbps 增加到 25Gbps）、减少复用层级、减小或取消缓存等措施来降低设备时延，达 1us 量级甚至

6、更低。可以考虑树形组网取代环形组网：环形组网输出节点逐一累积传输时延，而树形组网只要考虑源宿节点间的时延累积，可大力提升网络对苛刻时延的耐受性。设备时延组网架构5G 承载网需求分析-网络切片边缘云NFV核心云NFVeMBBuRLLCmMTC时延QOS带宽可靠性移动性为更好支持不同的应用，5G 将支持网络切片能力，每个网络切片将拥有自己独立的网络资源和管控能力前传网络：对于 5G 采用的 eCPRI 信号一般采用透明传送的处理方式，不需感知传送的具体内容，因此对不同的 5G 网络切片不需要进行特殊处理中传/回传：需要考虑如何满足不同 5G 网络切片在带宽、时延和组网灵活性方面的不同需求，提供面向

7、 5G 网络切片的承载方案5G 承载网需求分析-灵活组网5G初期，DU 与 CU 归属关系相对固定，一般是一个 DU 固定归属到一个 CU，因此中传网络可以不需要 IP 寻址和转发功能。但是未来考虑CU 云化部署后，需要提供冗余保护、动态扩容和负载分担的能力，从而使得DU 与 CU 之间的归属关系发生变化，DU 需要灵活连接到两个或多个 CU 池。这样DU与CU之间的中传网络就需要支持 IP 寻址和转发功能。中传和回传承载网络中，网络流量仍然以南北向为主，东西向为辅。并且不存在一个DU/CU会与其它所有DU/CU有东西向流量的应用场景，一个DU/CU只会与周边相邻小区的 DU/CU有东西向流量

8、，因此业务流向相对简单和稳定，承载网只需要提供简化的 IP 寻址和转发功能即可。5G 网络的 CU 与核心网之间（S1 接口）以及相邻 CU 之间（eX2 接口）都有 连 接 需 求 ， 一般认为是 S1 流量的1020%。如果采用人工配置静态连接的方式，配置工作量会非常繁重，且灵活性差，因此回传网络需要支持 IP 寻址和转发功能。另外，为了满足 uRLLC 应用场景对超低时延的需求，需要采用 CU/DU 合设的方式，这样承载网就只有前传和回传两部分了。此时 DU/CU 合设位置的承载网同样需要支持 IP 寻址和转发能力。中传回传5G 承载网需求分析-时钟同步精度提升100nsBITSMast

9、erRRU1天线RRU2天线RRU3天线BBU 30ns 1500ns1200ns30跳 30nsATOMGPSMasterRRU1天线RRU2天线RRU3天线BBU 8ns 130ns 80ns10跳 100ns 20nsGPS升级，提升同步精度BITS从核心下移到汇聚，小型化，减少跳数承载网设备升级，提升同步精度无线基站升级，提升同步精度4 4G G5G承载需要更高精度的同步：5G承载网架构须支持时钟随业务一跳直达，减少中间节点时钟处理；单节点时钟精度也要满足ns精度要求精度受限于无线空口帧长度，5G的空口帧长度1ms比4G空口帧10ms小10倍，从而给同步精度预留的指标也会缩小，具体指标

10、尚待确定三、5G承载方案有源OTN/WDM承载光纤直连方案无源CWDM组网方式环网、点到点网络星型、点到点网络点到点网络优势节省光纤、提供环网保护、支持综合承载、支持业务收敛实现简单纯无源技术，设备简单，节约光纤劣势成本相对较高消耗大量光纤资源，仅适合部署于光纤资源丰富区域运维定界不清晰、故障定位难、波长规划复杂无源CWDM方案光纤直连方案有源OTN/WDM承载方案OTNOTN5G 前传承载方案AAU站DUDU5G 前传承载方案适用场景DUAAU接入站点场景A 小集中综合业务机房DU场景B P2P大集中AAU综合业务机房DU场景C 大集中组网场景场景A场景B场景C描述DU部署位置较低，与4G宏

11、站BBU部署位置基本一致，此时与DU相连的5G AAU数量一般小于30个（10个宏站）DU部署位置较高，位于综合接入点机房，与DU相连的5G AAU数量一般大于30个，接入主干光缆为树形结构DU部署位置较高，位于综合接入点机房，与DU相连的5G AAU数量一般大于30个，接入主干光缆为环形结构适用方案有源/无源 CWDM/DWDM有源/无源 OTN/WDM有源 OTN/WDM接入站点接入站点5G 中传和回传承载网络架构5G 中传和回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致，因此可以采用统一的承载方案。5G 中传和回传承载方案方案1、分组增强型 OTN+IPRAN 方案方案2、

12、端到端分组增强型 OTN 方案 OTN设备按需配置ODUk穿通模式，保证5G承载对低时延和带宽保障的需求; 分组增强型OTN与IP RAN之间通过BGP协议实现路由信息的交换； 为了满足5G承载对大容量和网络切片的承载需求，IPRAN需要引入2550100GE等高速接口技术； 采用FlexE (Flexible Ethernet，灵活以太网)等新型接口技术实现物理隔离 相比方案1，不用跨平台维护，从而更好地发挥分组增强型OTN强大的组网能力和端到端的维护管理能力 可利用分组增强型OTN进行业务综合承载，包括家宽、专线业务； 分组增强型OTN可与前传承载方案衔接，前后传统一承载，降低Capex和

13、Opex5G 网络切片承载方案 1、光通道划分（ODUFlex） 2、端口隔离（实现简单、粒度大） 3、灵活以太FlexE物理层交叉（一层与二层之间）基于一层隔离承载方案 MPLS-TP 标 签、VLAN ID，也即逻辑隔离，通过Qos控制策略满足不同切片的带宽、时延和丢包等性能需求基于二层隔离承载方案OTN网络切片承载方案可结合SDN智能控制，提升开通、维护效率四、结论输出5G 对传输网影响-带宽测算模型5G单站测算模型4G/LTE3小区，3载波，4天线5G/低频3小区，64天线5G/高频3小区，128天线基站（频宽Hz)带宽均值峰值4G0.361.145G低频（100M）2.45.65G高

14、频（200M）8.417.6低频基站（4G+5G低）2.766.74高频基站（4G+5G高）8.7618.74接入比例等效基站数（个）151080127266115G回传带宽测算模型核心层核心层核心层基站传输网带宽需求25G/100G接入100G/N*100G汇聚100G/200G核心2:1收敛4:1收敛收敛比 8:4:1峰值站:均值站=1:5低频共站高频共站5*2.76+1*6.74=20.54G5*8.76+1*18.74=62.54G(60*2.76+12*6.74)/2=123.24G(60*8.76+12*18.74)/2=375.24G(900*2.76+180*6.74)/8=4

15、62.15G(900*8.76+180*18.74)/2=1407.15G5G 对传输网影响-关键技术的应用和架构模型五、相关新技术超100G技术采用高级调制格式，具有更高的频谱效率，能在一定的频谱带宽上实现更高的传输速率。相对于QPSK信号，16QAM每符号能够加载2倍的比特数，因而能够降低信号的波特率（相同速率），提高频谱效率和系统传输容量。但是随着调制格式的提升，传输距离也随之下降，因此，在考虑调制格式的同时，还应考虑传输距离、应用场景和适用范围。目前成熟的100G QPSK的无电中继传输距离可达4000公里以上，而超100G技术的传输距离大约为数百公里，可以应用于城域网和本地网。（OT

16、N超100G应用场景：DC互联）超100G技术随着老旧的SDH设备逐渐退网，小颗粒的TDM类专线业务的承载方式需要重新考虑。在OTN上集成VC交叉和分组功能，采用OTN网络承载TDM类业务、分组业务。方案一：采用原有电交叉子架增加独立VC交叉单板、分组处理板，和通用的业务线卡。方案二：采用统一交叉矩阵，和混合VC功能、分组功能的专用业务线卡。分组增强型OTN方案一方案二主要应用场景：1、小型化OTN应用需求主要为适应城域内多业务接入及机房环境要求，在城域发展小型化、低功耗、紧凑型OTN，可实现OLT到BRAS一跳直达，满足未来4K/8K等更大带宽、更低时延业务的需求；可从业务接入疏导、传送性能

17、、维护管理、可靠运行、节能减排等多方面有效解决边缘层面的传送需求，具有小身材、大能耐、低功耗、高可靠特性，交流或直流供电可选，适应各种边缘接入场景和各种机房条件。2、CPRI前传，实现BBU集中部署，实现2G/3G/4G/5G统一承载，同时节省大量的光纤资源。3、固网宽带OLT上行链路承载，节省光纤资源；每条上行链路都有保护通道，提升了网络健壮性；网络层次简洁，灵活迁移OLT归属节点，同时，可以解决长距离传输问题。小型化OTN乡镇全业务回传CPRI前传OLT上行超低损光纤普通光纤纯硅超低损光纤折射率SiO 纤芯：掺GeO 包层：SiO 纤芯：纯SiO 包层：掺氟目前广泛使用的标准G.652光纤都是通过在纤芯中掺杂稀土元素锗的方式来提高纤芯的折射率，从而和纯二氧化硅的包层材料间形成折射率差，以保证入射光在单模光纤中的传播。但由于芯层中掺入GeO2等金属氧化物，而使瑞利散射损耗增加。理论和实验表明，光纤中的损耗主要来自于光纤材料的瑞利散射损耗和吸收损耗两个部分。同时氧化物的掺入破坏了光纤在氢元素和Y-射线辐射环境中的稳定性，因此掺锗光纤的衰减无法进一步降低。后来发明了纯硅光纤，纯硅芯单模光纤由于