5G承载网技术 课件 任务1.1 5G承载网络拓扑图规划

任务1.1

5G承载网络拓扑图规划任务目标任务描述知识准备任务实施思考与练习任务目标能掌握5G的定义能了解5G的特点能掌握5G定义的三大场景能掌握承载网的定义及演进能了解5G承载网络的需求能了解国内三大运营商对于5G承载网络的解决方案能了解5G承载网络前传解决方案能了解5G承载网络中回传解决方案能绘制出5G承载网络拓扑图任务描述

S市作为一个中小型城市，其联通网络建设部为了应对5G和云计算的发展浪潮，决定建设一个满足5G业务新特性的承载网络，为此S市联通网络建设部成立了5G承载建设项目。你作为本项目的网络规划工程师，请根据S市现有的基础设施条件，先完成5G承载网络拓扑图的绘制。已知S市联通接入机房光缆资源充足。任务目标任务描述知识准备任务实施思考与练习5G的定义及特点5G是第五代移动通信系统（5thGenerationMobileNetworks）的简称，是第四代移动通信系统（4thGenerationMobileNetworks，4G）的升级，是新的无线接入技术和现有无线接入技术的高度融合，它将是2020年以后广泛使用的新一代移动通信系统。5G的特点是1Gbps的用户体验速率毫秒级的延迟、百万级/k㎡的终端接入流量密度(Mbit/s/m2)连接密度(devices/km2)网络能效峰值速率(Gbits/s)用户体验速率(Mbits/s)频谱效率移动性(km/h)时延(ms)IMT-2020IMT-Advanced1101x350101051061x100x100.1201003x50015G时代定义的三大场景eMBB

“增强移动宽带”uRLLC

“高可靠低时延连接”mMTC

“海量物联”自动驾驶高可靠性应用大带宽高速率海量连接低时延高可靠性智慧城市智慧家居/楼宇高清语音超高清3D视频云办公/游戏AR/VR工业自动化GB/秒移动通信移动通信网络架构-1一般将通信网络分为两大部分，如图所示，左边为固定侧网络架构，右边为无线侧网络架构。移动通信网络架构-2移动通信网络架构一般由无线接入网、承载网和核心网组成。5G基站系统变化4G基站系统=BBU基带处理单元+光缆+RRU射频拉远单元+馈线

+天线5G基站系统被重构为以下3个功能实体：◾CU（CentralizedUnit，集中单元）◾DU（DistributeUnit，分布单元）◾AAU（ActiveAntennaUnit，有源天线单元）CU(CentralizedUnit)：主要包括非实时的无线高层协议处理功能，采用通用平台实现，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署。CU若云化部署，可部署在X86服务器上，可引入MEC、移动CDN，实现uRLLC、视频等各种应用。DU(DistributedUnit)：主要处理物理层功能和实时性需求的L2功能，可采用专用设备平台或通用+专用混合平台实现。对于大规模MIMO天线，部分BBU基带功能需上移移至AAU(Activeantennaunit)实现，以大幅减小AAU与DU之间的传输带宽，降低传输成本。简单说：AAU=RRU+天线D-RAN和C-RANBBU常见与传输A设备相同安装在机柜里，也有部分挂墙。RRU通常会挂在机房的墙上。RRU拉远放置在天线架上，RAN就变成了D-RAN（DistributedRAN：分布式无线接入网）。D-RAN缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也降低馈线的成本。可以让网络规划更加灵活C-RAN意思是CentralizedRAN，将无线系统中的BBU集中放置在接入或汇聚机房，可以大幅度降低成本。集中后可在X86服务器上虚拟化部署，所以C可以成为Cloud云化。1、集中化可以极大减少无线接入基站机房数量及要求，减少配套设备（特别是空调）的能耗。2、拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近了，发射功率就低。低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。3、分散的BBU变成BBU基带池之后，可以统一管理和调度，资源调配更加灵活。中心机房无线CU/DU引入组网方式5G接入网的网元之间，也就是AAU、DU、CU之间，也是5G承载网负责连接的。不同的连接位置，有自己独特的名字，分别叫作前传、中传和回传。AAU和DU之间，是前传，DU和CU之间，是中传，CU和核心网之间，是回传，这三个“传”，组成了5G承载网架构。5G承载整体架构5G承载网主要是由城域网和骨干网共同组成的。而城域网，又分为接入层、汇聚层和核心层，骨干网由分为省级骨干网和国家骨干网。根据CU和DU的部署，网络划分为如下：Fronthaul前传、Midhaul中传(对应IPRAN接入层)、Backhaul回传（对应IPRAN核心汇聚层）优势：

部署简单，

不需要额外电源消耗时延最低，

维护界面清晰劣势：无保护光纤消耗极大光纤直驱有源OTN无源WDM半有源WDM优势：节省光纤，大带宽丰富的OAM对无线设备没有特殊要求劣势：通道数较少时（<6）成本比无源WDM高优势：节省光纤，时延低波长自动对准，免配置劣势：彩光配置和维护较为复杂25GG.Metro光模块待成熟优势：

节省光纤时延低劣势：彩光配置和维护较复杂无OAM25G彩光模块工业级待成熟AAUCU+DUAAUAAUAAUCU+DUAAUAAUAAUAAUAAUCU+DUAAUAAUAAUAAUCU+DUAAUAAUAAUAAUAAU5G前传建设以光纤直驱为主，有源OTN方案为辅；在前传业务通道数较多时，有源OTN方案有成本优势5G前传组网方案的选择

核心层Nx200GE/400GEN*200GE100GESPN中回传组网方案网络架构方案特点接入层，UNI侧提供10GE/25GE接口，NNI侧提供10G/50G接口汇聚/核心层，支持n*200GE/400GE接口基于FlexE端口捆绑，可实现100GE~400GE的大带宽低成本解决方案提供完善的多层次OAM及保护机制，快速故障检测和定位，实现快速保护倒换5GCN中国电信STN中回传网架构

试点期间，Spine通过城域网CR连接到163网络Spine连接城域ER，接入到STN网络，中远期可以直连省ER设置一对B-Leaf，用于跨域VPN业务的部署（CN2/城域网）跨POD互通，可通过城域CR互通，或者设置二级Spine实现互通城域网5GCMERMERSpine1Spine2B-LeafB-LeafUPA-LeafA-LeafOLTAUPSpine1Spine2B-LeafB-LeafUPA-LeafA-LeafOLTAUP163CN2CR2CR1B-LeafB-LeafSTNASBRASBR联通5G承载智能城域网中回传方案智能城域网络典型模型通信云DC双局址设置（小于40公里），每DC设置一台核心设备（C设备）兼作智能城域网核心智能城域网核心设备（C设备）兼作边界出口网络设备，分别与本地IP城域网及产业互联网（CUII）等网络互联智能城域网汇聚设备（E设备）接入资源池服务器、综合业务接入5G业务初期流量较小时，智能城域网汇聚设备口字型上联至异局址的两台智能城域网核心；后期随着流量增加，可双上行至智能城域网核心设备局址1局址2互联网骨干本地CUIIAAAAAAAA通信云资源池通信云资源池家宽5G大客户云业务C设备E设备中移研究测试进展SPN：SlicingPacketNetwork，5G端到端统一承载2018年结合发改委项目启动多个外场测试2017年9月-2018年4月完成三个厂家实验室FlexE，通道交叉，SR、高精度同步等技术的测试，效果优异2016-2017年组织多厂家讨论5G承载方案，确定SPN做前传、中传、回传端到端统一承载2016年中启动5G承载方案的研究1234基于PTN演进，端到端统一组网支持FlexE及FlexEClient交叉功能，实现业务隔离和低时延转发演进支持SR隧道技术，支撑L3VPN到边缘L2/L3VPNMPLS隧道（MPLS-TP/SR-TP）EthernetMACSlicingEthernet(SE)OIFFlexE/802.3PCS/PMA/PMDDWDM(可选)SyncTime/ClockMgmt/Ctrl切片分组层SPL:SlicingPacketLayer切片通道层SCL:SlicingChannelLayer切片传送层STL:SlicingTransportLayer中国移动面向5G的SPN传输技术体系发展标准立项阶段ITU-T立项”TransportnetworksupportofIMT-2020/5G”研究5G传输需求&架构标准成熟阶段ITU-TSG15全会立项基于FlexETunnel的5G传输技术标准系列标准发布ITU-T发布基于FlexETunnel的5G传输技术标准功能验证已基于FPGA进行关键技术验证FPGA商用方案博通、Microsemi、Xilinx已投入研发设备厂家自研芯片推出商用芯片厂家自研芯片成熟商用芯片新以太网接口测试已推出100GE/400GE仪表已推出100GEFlxeE仪表样机端到端测试端到端5G测试仪表SR相关功能测试FlexE功能测试400GEFlexE仪表100GEFlexE仪表2017年原型验证阶段2018年规模试点阶段2019年商用部署阶段设备（中兴、华为、烽火、爱立信等）芯片（FPGA、各设备厂商、博通等）仪表（思博伦，IXIA，VIAVI，Exfo等）标准（ITU-T，IETF,OIF,ONF等）设备厂商已完成原型系统开发；设备：主要面向接入、汇聚层盒式设备，支持SPN基本功能在中国移动研究院实验室完成一阶段功能测试基于专用芯片的设备设备要求：面向核心、汇聚、接入全系列产品，全面支持SPN功能现网5G承载扩大规模试点基于商用芯片的设备设备要求：具有稳定、全面的功能和性能，能满足大规模组网，支持所有5G传送网功能具备规模集采能力联通智能城域网原有的3张网+电信云内的交换机网络，通过融合、退网等方式，最终目标一张综合承载城域网电信云2018.7月，联通集团内部已经决策，由智能中心负责5G承载网建设，中讯院负责支撑.6个试点城市各厂家郑州组网测试2019H12018.10~2019.62019Q3互通测试技术规范/设备规范初稿2019Q4139城市网络建设设备集采与新增测试2020+?现网部署新设备滚动测试相对IPRAN2.0启动时间晚1.5年智能城域网：核心+汇聚核心层汇聚层IPRAN2.0接入城域CRIPAInternet联通智能城域网骨干层面--规划目标是两张骨干网:一张是China169骨干网，主要用于提供互联网数据中心、企业互联网用户以及家庭宽带用户的互联网服务；一张是产业互联网（CUII），将在融合现有IP承载B网以及DCN网络的基础上构建完成，主要用于承载移动业务、大客户MV业务、云骨干网业务、云网协同业务、物联网承载、联通内部管理系统以及固网NGN承载等。城域层面网络将以网络架构简化，实现通信云、移动业务、政企客户接入以及固网宽带等业务的综合承载为目标，引入简化的网络设备，提升网络流量疏导能力，构建一张以通信云DC为核心的融合承载的智能城域网。鉴于现有城域网络的复杂性以及5G承载、通信云建设的时间要求，现有IPRAN、宽带城域网以及本地CE网络将与新建的智能城域网在一段时间内并存，随着5G和通信云等业务发展，在2-3年内实现统一的智能城域网目标架构。整体目标：中国联通互联网将向着网络结构简化、网络协议简化、网络设备简化、网络控制和网络管理智能化的目标发展电信研究测试进展面向5G的STN的承载网络架构总体保持与4G网络一致，由接入层、汇聚层、城域核心层、5GCCE组成，在省核心DC、本地核心DC新建云5GCCE，统一接入5G核心网元与下沉到本地的转发面UPF/MEC/CDN网元；边缘DC通过汇聚B，接入下沉到边缘DC的转发面UPF/MEC/CDN网元。依托CN2骨干网，以省为单位搭建面向5G的STN承载网。提供面向4G/5G业务的统一承载，满足5G大带宽、低时延等业务需求及5G核心网云化分布部署需求电信研究测试进展STN网络定位为构建综合业务承载能力强的网络：4G和5G统一网络融合承载为基础，提供云专线及以太专线，本地云间互联等业务接入和承载满足移动承载业务的端到端质量要求，在单点故障场景下，城域内路由收敛控制在300毫秒以内，省内端到端收敛应控制在500毫秒以内，全网端到端收敛控制在1秒以内。满足移动业务承载面及业务面IPv6的需求，B设备以上部署6VPE，B以上设备启用IPv6。网络引入EVPN/SR技术，在试点验证SR互操作性的情况下，B设备以上逐步开启SR，实现基于SDN智能管控。当前仍以MPLSLDP为主。政企客户，提供维护延伸能力，具备在线性能测量手段，实时提供客户SLA报告任务实施5G承载网络规划内容主要分为前传和中回传两个部分。因此我们在规划S市的联通5G承载网络时，可以分以下两个步骤：1.5G承载前传网络规划5G承载前传网络规划指的是AAU到BBU之间的网络建设，其主要考虑三个因素：接入机房的光缆资源情况、5G业务量大小以及光缆建设成本。其中接入机房的光缆资源情况需要我们与S市联通网络建设部门进行对接，获取当前光缆资源现状进行核实。5G业务量大小可以与无线专业进行核实，获取相关专业。因此5G承载前传网络规划具体分为以下步骤：5G承载前传网络规划1) 获取全市接入机房光缆资源情况全市接入机房光缆资源情况需要收集的参数列表如1.1.20：表1.1.20全市接入机房光缆资源核查全市接入机房光缆资源情况台账机房名称机房位置机房光分配单元光缆预留芯数已有接入光缆芯数

5G承载前传网络规划2) 获取5G业务量大小与S市联通网络建设部的无线经理联系，获取最新的5G站点建设规模，依据5G站点建设规模，初步估算5G业务量大小。与S市联通网络建设部的无线经理需要核实的信息如表1.1.21所示：表1.1.215G建设资源细表5G站点名称经度纬度站点类型是否BBU站点上游站点名称

5G承载前传网络规划3) 前传方案选择根据前面两步收集的基本信息，按照每个5G站点占用2芯的接入光缆标准，计算出AAU到BBU的光缆纤芯占用情况。我们就可以初步知悉S市的接入机房光缆资源是否充足，如果光缆资源充足，可以直接考虑光缆直连方案。接入