中国电信5G技术承载网络
多網(wǎng)絡融合
5G 是多種接入技術(shù)融合的網(wǎng)絡,應遵循多網(wǎng)協(xié)同的原則,即 5G 和 4G、 WLAN 等網(wǎng)絡共同滿足多場景的需求,實現(xiàn)室內(nèi)外網(wǎng)絡協(xié)同;同時保證現(xiàn)有業(yè) 務的平滑過渡,不造成現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務中斷和缺失。
傳統(tǒng)多網(wǎng)絡融合中,控制實體位于核心網(wǎng),實現(xiàn)了統(tǒng)一認證與計費、切換管 理等基礎融合能力,而接入網(wǎng)側(cè)僅提供輔助的融合策略信息,終端僅僅是依賴于 無線信號強度來選擇網(wǎng)絡,難以考慮基于網(wǎng)絡的動態(tài)信息,如網(wǎng)絡負載、鏈路質(zhì) 量、回傳鏈路負荷,甚至是業(yè)務類型等策略來實現(xiàn)對網(wǎng)絡的靈活選擇。
中國電信在 3GPP 開展了“基于應用感知實現(xiàn) 4G 與 5G 互操作”的創(chuàng)新性 研究,充分發(fā)揮 5G 技術(shù)優(yōu)勢、合理利用 4G 已有投資,在保證業(yè)務能力和用戶 體驗的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡投資回報與價值最大化。從網(wǎng)絡演進和用戶體驗的角度出 發(fā),提出先感知應用和用戶 QoE,基于運營商的特定準則形成相應的選網(wǎng)策略, 再進行 4G/5G 網(wǎng)絡的選擇、切換或重選,推動 4G 和 5G 的有效融合以及商業(yè)模 式創(chuàng)新。中國電信將積極推動 SA方案來實現(xiàn)基于應用選擇網(wǎng)絡的 5G網(wǎng)絡演進。
對于 5G 與 WLAN 的網(wǎng)絡協(xié)同,在網(wǎng)絡架構(gòu)層面,5G 與 WLAN 網(wǎng)絡融合 架構(gòu)一方面可以借鑒 4G 與 WLAN 在接入網(wǎng)側(cè)的融合架構(gòu),即 WLAN 在 RAN 側(cè)接入 5G 網(wǎng)絡,獲取業(yè)務流并轉(zhuǎn)發(fā)給 UE;另一方面也可以考慮將 WLAN 直接接入 5G 核心網(wǎng),WLAN 從核心網(wǎng)直接獲取用戶數(shù)據(jù)。此外,相比于 4G 全覆蓋 網(wǎng)絡,5G 部署初期網(wǎng)絡覆蓋受限,此時對于 5G 與 WLAN 的融合傳輸來說,將 會增加掉話以及 RRC 重連接的風險,需要著重研究 5G 與 WLAN 融合的連接增 強方法,從而提升 RRC 連接的連續(xù)性。
多接入邊緣計算
MEC 通過將計算存儲能力與業(yè)務服務能力向網(wǎng)絡邊緣遷移,使應用、服務 和內(nèi)容可以實現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署,從而一定程度解決了 5G eMBB、 URLLC、以及 mMTC 等技術(shù)場景的業(yè)務需求。同時 MEC 通過充分挖掘網(wǎng)絡數(shù) 據(jù)和信息,實現(xiàn)網(wǎng)絡上下文信息的感知和分析,并開放給第三方業(yè)務應用,有效 提升了網(wǎng)絡的智能化水平,促進網(wǎng)絡和業(yè)務的深度融合。
考慮到未來 5G 時代將同時存在移動、固定等多種網(wǎng)絡,為了緩解 5G 移動網(wǎng)絡流量激增對回傳網(wǎng)絡的壓力、提升并保證用戶在多網(wǎng)絡中的業(yè)務一致性體驗, 中國電信需要發(fā)揮已有固網(wǎng)資源(傳輸、CDN)優(yōu)勢,通過構(gòu)建統(tǒng)一的 MEC, 實現(xiàn)固定、移動網(wǎng)絡的邊緣融合,如圖 4 所示。
移動網(wǎng)絡普通業(yè)務流
MEC 需同時支持移動網(wǎng)絡、固定網(wǎng)絡、WLAN 等多種接入,其中 5G 網(wǎng)絡 的邊緣網(wǎng)關可通過 UPF下沉來實現(xiàn)。同時,MEC 可根據(jù)不同的業(yè)務類型和需求, 將其靈活路由至不同網(wǎng)絡,緩解網(wǎng)絡回傳壓力,實現(xiàn)面向固移融合的多網(wǎng)絡協(xié)同 承載。同時,通過 MEC 支持多種網(wǎng)絡共享統(tǒng)一部署的邊緣 CDN 資源,或利用 固網(wǎng)已有的 CDN 資源(中心 CDN 或邊緣 CDN),提升多網(wǎng)絡用戶的業(yè)務體驗, 并實現(xiàn)用戶在多個網(wǎng)絡間移動切換時業(yè)務體驗的一致性保障,實現(xiàn)面向固移融合 的內(nèi)容智能分發(fā)。除此之外,MEC 為具備低時延、高速率、高計算復雜度需求 的新型業(yè)務應用(例如 AR/VR、園區(qū)本地應用等)本地化提供了部署運營環(huán)境, 并可滿足企業(yè)用戶對于統(tǒng)一網(wǎng)絡通信以及定制化需求。
對于更低時延的 URLLC 類業(yè)務,可以根據(jù)其時延需求將 MEC 下沉到更靠 近網(wǎng)絡邊緣的位置,從而最大限度地消除傳輸時延的影響,滿足毫秒級極低時延 的業(yè)務需求。
5G MEC 部署應根據(jù)業(yè)務應用的時延、服務覆蓋范圍等要求,同時結(jié)合網(wǎng)絡 設施的 DC 化改造趨勢,選擇相應層級的數(shù)據(jù)中心,包括城域核心 DC、邊緣 DC, 甚至接入局所。
###網(wǎng)絡切片
網(wǎng)絡切片是 5G 網(wǎng)絡的重要使能技術(shù),中國電信將采用軟硬結(jié)合的多顆粒度 網(wǎng)絡切片方案,滿足不同業(yè)務類型、業(yè)務場景以及垂直行業(yè)的特定需求。
網(wǎng)絡切片是端到端的邏輯子網(wǎng),涉及核心網(wǎng)絡(控制平面和用戶平面)、無線接入網(wǎng)、IP 承載網(wǎng)和傳送網(wǎng),需要多領域的協(xié)同配合。不同的網(wǎng)絡切片之間可 共享資源也可以相互隔離。網(wǎng)絡切片的核心網(wǎng)控制平面采用服務化的架構(gòu)部署, 用戶面根據(jù)業(yè)務對轉(zhuǎn)發(fā)性能的要求,綜合采用軟件轉(zhuǎn)發(fā)加速、硬件加速等技術(shù)實 現(xiàn)用戶面部署靈活性和處理性能的平衡;在保證頻譜效率、系統(tǒng)容量、網(wǎng)絡質(zhì)量 等關鍵指標不受影響的情況下,無線網(wǎng)絡切片應重點關注空口時頻資源的利用效 率,采用靈活的幀結(jié)構(gòu)、QoS 區(qū)分等多種技術(shù)結(jié)合的方式實現(xiàn)無線資源的智能調(diào) 度,并通過靈活的無線網(wǎng)絡參數(shù)重配置功能,實現(xiàn)差異化的切片功能。
3GPP 定義的網(wǎng)絡切片管理功能包括通信業(yè)務管理、網(wǎng)絡切片管理、網(wǎng)絡切 片子網(wǎng)管理。其中通信業(yè)務管理功能實現(xiàn)業(yè)務需求到網(wǎng)絡切片需求的映射;網(wǎng)絡 切片管理功能實現(xiàn)切片的編排管理,并將整個網(wǎng)絡切片的 SLA 分解為不同切片 子網(wǎng)(如核心網(wǎng)切片子網(wǎng)、無線網(wǎng)切片子網(wǎng)和承載網(wǎng)切片子網(wǎng))的 SLA;網(wǎng)絡切 片子網(wǎng)管理功能實現(xiàn)將 SLA 映射為網(wǎng)絡服務實例和配置要求,并將指令下達給 MANO,通過 MANO 進行網(wǎng)絡資源編排,對于承載網(wǎng)絡的資源調(diào)度將通過與承 載網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的協(xié)同來實現(xiàn)。
網(wǎng)絡切片是端到端的服務提供,中國電信將著力打通從無線到核心、從 IP 承 載網(wǎng)到傳送網(wǎng)的端到端服務,確保網(wǎng)絡切片滿足不同業(yè)務和垂直行業(yè)的需求,持 續(xù)關注和研究網(wǎng)絡切片技術(shù)和應用,后續(xù)將加強網(wǎng)絡切片的設計、編排以及管理 方面的研究,例如網(wǎng)絡切片管理/網(wǎng)絡切片子網(wǎng)管理與 MANO 以及承載網(wǎng)絡的相 互協(xié)同。
承載網(wǎng)絡
5G 對承載網(wǎng)的需求主要包括:高速率、超低時延、高可用性、高精度同步、 靈活組網(wǎng)、支持網(wǎng)絡切片、智能管控與協(xié)同。
5G 承載網(wǎng)應遵循固移融合、綜合承載的原則和方向,與光纖寬帶網(wǎng)絡的建 設統(tǒng)籌考慮,在光纖光纜、機房等基礎設施,以及承載設備等方面實現(xiàn)資源共享, 形成中國電信差異化的競爭優(yōu)勢。
光纜網(wǎng)根據(jù)用戶密度和業(yè)務需求統(tǒng)籌規(guī)劃和建設,應成為固網(wǎng)和移動網(wǎng)的業(yè) 務的統(tǒng)一物理承載網(wǎng)絡。中國電信的接入網(wǎng)光纜在 FTTx 網(wǎng)絡建設后以環(huán)(接入 主干)+樹形(配纖+引入)拓撲結(jié)構(gòu)為主,可在此基礎上充分利用現(xiàn)有光纜資源和光纜路由,服務于 5G 前傳/回傳網(wǎng)絡,實現(xiàn)固移融合。
基于 5G RAN 架構(gòu)的變化,5G 承載網(wǎng)由以下三部分構(gòu)成:
- 前傳(Fronthaul: AAU-DU):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設備 AAU 和 DU 間的數(shù) 據(jù);
- 中傳(Middlehaul: DU-CU):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設備 DU 和 CU 間的數(shù)據(jù);
- 回傳(Backhaul: CU-核心網(wǎng)):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設備 CU 和核心網(wǎng)網(wǎng)元間 的數(shù)據(jù)。
網(wǎng)方式分為以下三種場景:
- C-RAN 大集中:CU/DU 集中部署在一般機樓/接入?yún)R聚機房,一般位于 中繼光纜匯聚層與接入光纜主干層的交界處。大集中點連接基站數(shù)通常 為 10~60 個。
- C-RAN 小集中:CU/DU 集中部署在接入局所(模塊局、PoP 點等),一 般位于接入光纜主干層與配線層交界處。小集中點連接基站數(shù)通常為 5~10 個。
- D-RAN:CU/DU 分布部署在宏站機房,接入基站數(shù) 1~3 個。 目前中國電信 4G 網(wǎng)絡已有超過半數(shù)基站采用 BBU 集中部署方式,積相當?shù)墓こ探ㄔO和維護經(jīng)驗。實際部署時應根據(jù)現(xiàn)有光纖資源和機房條件,評估 建設的經(jīng)濟性和運維的便利性,選擇 CU/DU 集中或分布部署方案;在資源條件 具備和保障無線網(wǎng)絡可靠性前提下,優(yōu)選 CU/DU 集中部署(C-RAN)的組網(wǎng)方 式,以節(jié)省機房租賃成本,實現(xiàn)基站的快速部署,提高跨基站協(xié)同效率。
針對 C-RAN 場景,推動設備廠商開發(fā)大容量機架式 DU 設備,以節(jié)省對機 房資源(如機架空間、電源、GPS 天面資源等)的占用,減少互聯(lián)光纖及光接口, 便于實現(xiàn)跨基站協(xié)同;同時也需保證設備的可靠性、升級不中斷網(wǎng)絡、以及網(wǎng)絡 的可維護性。
5G 需要將同步信號傳輸至 AAU,出于成本考慮,時鐘源預計最低部署到 DU 位置,因此前傳/回傳承載須考慮同步信號的傳輸需求。當前同步以太網(wǎng)(SyncE)、 IEEE 1588 等同步傳輸技術(shù)可以滿足 5G 基本業(yè)務同步精度需求(1.5us);針對跨 站協(xié)同等高精度同步需求(指標待定)的方案還需進一步研究。
參考資料
GB/T 40651-2021 信息安全技術(shù) 實體鑒別保障框架
總結(jié)
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