5G承载网络架构和技术方案白皮书_37页_10mb

5G承载网络架构和技术方案总结

核心内容

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，其架构与技术方案需满足5G新型业务特性和网络性能需求。随着5G标准冻结和商用进程加快，5G承载网络在转发面、管理控制面和同步网等方面均呈现出多样化的技术演进趋势。

主要观点

1. 5G承载网络性能需求

   • 三大性能需求：更大带宽、超低时延、高精度同步
   • 六大组网功能需求：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、低成本高速组网

2. 5G承载网络总体架构

   • 转发平面：分层组网架构，具备多业务统一承载能力，支持差异化网络切片服务
   • 管理控制平面：支持统一管理、协同控制和智能运维，基于SDN架构实现业务与网络的灵活配置和自动化管理
   • 同步网：需满足基本业务和协同业务的高精度同步需求，通过高精度时钟源和传输技术实现端到端同步精度

关键信息

转发面架构与技术方案

• 分层结构：分为省干和城域两部分，城域接入层、汇聚层、核心层分别承担不同的传输任务
• 典型接口：
  • 前传：CPRI/eCPRI、25GE、100Gb/s灰光或WDM彩光
  • 中回传：10GE/25GE、50GE/100GE/200GE/400GE等
• 技术方案：
  • 光纤直连：适用于光纤资源丰富的区域，成本低
  • 无源WDM：适用于光纤资源紧张的区域，成本中等
  • 有源WDM/OTN：支持高精度同步和网络切片，成本较高
  • SPN（切片分组网络）：基于以太网和FlexE技术，支持L0~L3层综合传送能力，具备灵活连接调度和网络切片能力
  • M-OTN（面向移动承载优化的OTN）：基于传统OTN技术，增强分组能力，支持灵活带宽和低时延
  • IP RAN增强+光层：支持L2/L3分组转发，结合光层技术实现高带宽和低时延

转发面关键技术

• 段路由技术（SR）：支持L3灵活转发，适用于连接型业务，可实现分层L3VPN或L2VPN+L3VPN
• 切片以太网（SE）：提供硬管道隔离和确定性低时延，适用于L1层
• FlexE Group：实现多业务映射和通道隔离，支持L0~L3层的灵活组网
• 光层组网技术：采用灰光或彩光接口，支持多波长调度和低成本传输

协同管控架构与技术

• 管控架构：基于SDN，支持多层、多域协同控制，实现统一业务编排和网络切片管理
• 关键技术：
  • 多层网络管控模型：统一管理信息模型，支持跨域和跨层的协同
  • 网络切片管控：实现切片规划、部署、业务发放和运维管理
  • 智能运维：引入AI技术，实现业务为中心的智能排障、故障自愈和性能监测
  • 南北向接口协议：北向接口采用YANG模型和RESTful协议，南向接口支持Netconf、PCEP、BGP-LS等

同步网架构与技术

• 同步需求：5G对时间同步精度要求达到±1.5μs，部分协同业务要求达到百ns级别
• 同步技术：
  • IEEE1588v2：支持高精度时间同步，需优化打戳位置和系统时钟对齐
  • IEEE1588v2.1：引入WR技术，提升同步精度和传输效率
  • 高精度同步源头技术：包括双频卫星接收和共视技术，双频技术更适合当前高精度同步设备实现
• 同步传输与分配：采用高精度PTP以太网接口，避免使用1PPS+ToD接口
• 同步监测技术：分为绝对监测和相对监测，当前以相对监测为主，后期可引入绝对监测

发展演进建议

1. 光纤基础设施

   • 接入层光缆拓扑结构多样化，包括点到点、主干链和主干环
   • 推动高抗弯光纤、小型化高密度光缆和多模光纤的应用
   • 利用现有FTTH资源，实现固移融合和资源复用

2. 光模块和芯片

   • 推动25/50/100/200/400Gb/s光模块的标准化和产业化
   • 加快25GBaud及以上速率核心光电芯片研发，缩小与国际领先企业的技术差距
   • 采用PAM4、DMT等技术降低光模块对激光器带宽和数量的要求

3. 承载网络设备

   • 推动多技术融合设备开发，兼容不同技术方案
   • 统一开发网络设备架构，共享核心处理芯片、业务板卡、光模块和管控平台
   • 根据运营商需求提供差异化线路板卡，如支持以太网、FlexE、OTN等

总结与展望

• 总体趋势：5G承载网络呈现多技术融合、分层组网、智能协同和高精度同步等发展趋势
• 技术演进方向：SPN、M-OTN和IP RAN+光层技术方案在L0和L2/L3层趋同，L1层仍存在技术差异
• 产业需求：5G承载网络将推动光模块、芯片和设备的快速发展，需加快标准化和产业化进程
• 未来展望：5G承载技术方案将不断融合创新，需与业界协同推动标准制定和网络部署，支撑5G规模化商用

主要贡献单位

• 中国信通院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 中兴通讯
• 爱立信
• 华为
• Lumentum
• Hisense Broadband
• Centec Networks
• BROADCAST