5g承載需求白皮書

1、<p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言 5G業(yè)務和架構特性分析</p><p>　　5G承載關鍵性能需求</p><p>　　5G承載組網(wǎng)

2、及功能需求 總結與展望 主要貢獻單位</p><p><b>　　P1</b></p><p><b>　　P2</b></p><p><b>　　P5</b></p><p><b>　　P15</b></p><p><

3、b>　　P21</b></p><p><b>　　P22</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組于2013年2月由中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學技術部聯(lián)合推動成立，組織架 構基于原IMT-Advanced推進組，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。推進組是聚合中國產(chǎn)學研用力 量、推動中國第五代移動通

4、信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。</p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　第五代移動通信（5G）技術致力于應對 未來爆炸性的移動數(shù)據(jù)流量增長、海量設備連 接、不

5、斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務和應用場景，同時 與行業(yè)深度融合，滿足垂直行業(yè)終端互聯(lián)的多 樣化需求，力主創(chuàng)建“萬物互聯(lián)”的新世界。 5G在帶來革命性業(yè)務體驗、新型商業(yè)應用模式 的同時，對基礎承載網(wǎng)絡提出了多樣化全新需 求，現(xiàn)有承載技術指標、網(wǎng)絡架構及功能等無 法完全滿足5G新型業(yè)務及應用，5G承載演進 與革新勢在必行。</p><p>　　5G承載新需求與5G業(yè)務特性的提升、5G 網(wǎng)絡架構的革新等密切相關：相比于4G網(wǎng)絡，

6、5G采用更寬的無線頻譜，更大規(guī)模的多入多出</p><p>　?。∕IMO）新技術，將峰值帶寬和用戶體驗帶寬 提升數(shù)十倍；遠程醫(yī)療、自動駕駛等新型業(yè)務對 承載提出毫秒級超低時延及高可靠性等需求；5G 的智能靈活、高效開放、網(wǎng)絡架構變革，推動承 載網(wǎng)架構相應演進并具備網(wǎng)絡切片、靈活組網(wǎng)和</p><p>　　調度、協(xié)同管控以及高精度同步等功能，從而滿 足5G差異化業(yè)務承載需求。</p&

7、gt;<p>　　整體來看，5G將全面推動承載技術迎來新 一輪發(fā)展契機。當前，5G技術路線逐漸清晰，國 際標準制定穩(wěn)步推進，商業(yè)應用漸行漸近?！?G 商用，承載先行”，5G承載已成為業(yè)界關注的 焦點，目前正處于標準形成和產(chǎn)業(yè)化培育的關 鍵時期，ITU-T、IEEE、IETF、OIF、CPRI、 CCSA等國際國內主要標準化組織和團體也已密 集開展5G承載標準化研究工作。本白皮書基于 5G業(yè)務和架構新特性、5G承載需求特性等

8、綜合 分析，提出和明確了5G承載關鍵性能、承載組網(wǎng) 及功能等需求，為后續(xù)5G承載技術路線選擇、相 關國際標準推動、關鍵承載設備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展 等奠定基礎。目前業(yè)界應在承載需求明確的基礎 上，加強關鍵技術研發(fā)、應用方案完善及產(chǎn)業(yè)化 進程，形成完善的5G承載方案，全力支撐和迎接 5G商用時機的到來。</p><p><b>　　1</b></p><p>　　IMT-20

9、20(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　5G業(yè)務和架構特性分析</p><p>　　1. 5G三大業(yè)務場景差異明顯</p><p>　　國際電信聯(lián)盟無線電通信局（ITU-R） 定義了5G三類典型業(yè)務場景：增強型移動寬帶</p><p>　?。?/p>

10、eMBB）、大規(guī)模機器類通信（mMTC）、超 可靠低時延通信（uRLLC）。目前eMBB相對明 確，且3GPP R15標準在2018年6月14日（北京時 間）已經(jīng)凍結，mMTC和uRLLC對網(wǎng)絡能力要 求較高，應用需求和商業(yè)模式仍存在不確定性， 主要特性將在3GPP R16版本進行標準化。5G無 線和承載網(wǎng)絡在三大業(yè)務場景應用時所面臨的挑 戰(zhàn)各不相同。</p><p>　?。?）eMBB主要面向超高清視頻、虛擬現(xiàn)

11、實</p><p>　?。╒R）/增強現(xiàn)實（AR）、高速移動上網(wǎng)等大 流量移動寬帶應用，是5G對4G移動寬帶場景的 增強，單用戶接入帶寬可與目前的固網(wǎng)寬帶接入 達到類似量級，接入速率增長數(shù)十倍，對承載網(wǎng) 提出超大帶寬需求。</p><p>　?。?）mMTC主要面向以傳感和數(shù)據(jù)采集為 目標的物聯(lián)網(wǎng)等應用場景，具有小數(shù)據(jù)包、海量 連接、更多基站間協(xié)作等特點，連接數(shù)將從億級 向千億級跳躍式增長

12、，要求承載網(wǎng)具備多連接通 道、高精度時鐘同步、低成本、低功耗、易部署 及運維等支持能力。</p><p>　?。?）uRLLC主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等 垂直行業(yè)的特殊應用，要求5G無線和承載具備超</p><p>　　低時延和高可靠等處理能力。其挑戰(zhàn)主要來自網(wǎng) 絡能力，當前的網(wǎng)絡架構和技術在時延保證方面 存在不足，需要網(wǎng)絡切片、低時延網(wǎng)絡等新技術 突破，承載面臨芯片、硬件、軟件、解決方案

13、等 全面挑戰(zhàn)。</p><p>　　2. 無線接入網(wǎng)分割形成多種架構</p><p>　　相對于4G無線接入網(wǎng)（RAN）的基帶處 理單元（BBU）、射頻拉遠單元（RRU）兩 級結構，支持5G新空口的gNB可采用集中單 元（CU）、分布單元（DU）和有源天線單元</p><p>　?。ˋAU）三級結構。原BBU的非實時部分將分 割出來，重新定義為CU，負責處理非實時協(xié)

14、議 和服務，主要包含分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP） 和無線資源控制（RRC）；BBU的部分物理層 處理功能和原RRU合并為AAU，主要包含底層 物理層（PHY-L）和射頻（RF）；BBU的剩余 功能重新定義為DU，負責處理物理層協(xié)議和實 時服務，包含無線鏈路控制（RLC）、介質訪問 控制（MAC）和高層物理層（PHY-H）等。</p><p>　　5G RAN的CU和DU存在多種部署方式。 當CU、DU合設時,5G

15、 RAN與4G RAN結構類 似，相應承載也是前傳和回傳兩級結構，但5G基 站（gNB）的接口速率和類型發(fā)生了明顯變化， 當CU、DU分設時，相應承載將演進為前傳、中</p><p><b>　　2</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></

16、p><p>　　傳和回傳三級結構，如圖2-1所示。</p><p>　　從近期調研情況來看，在5G現(xiàn)網(wǎng)試點和商 用初期，RAN網(wǎng)絡部署將以宏站為主；隨著5G 規(guī)模商用，將呈現(xiàn)宏站和室分基站分場景部署</p><p>　　的局面，具體部署方式分為分布式無線接入網(wǎng)</p><p>　?。―RAN）和集中式無線接入網(wǎng)（CRAN）。 5G接入網(wǎng)云化將推動

17、CU、DU和AAU分離的大 規(guī)模CRAN部署。</p><p>　　圖2-1 5G RAN分級架構</p><p>　　3. 5G核心網(wǎng)向服務型架構演進</p><p>　　受業(yè)務發(fā)展驅動，5G核心網(wǎng)將發(fā)展成為滿足 全業(yè)務接入、服務全業(yè)務場景的云化泛在網(wǎng)絡， 采用服務化網(wǎng)絡架構和SDN/NFV技術實現(xiàn)網(wǎng)絡 重構，具有業(yè)務虛擬隔離（網(wǎng)絡切片）、轉發(fā)與 控制分離、功能分

18、布式部署、基礎設施云化等核 心特征。</p><p>　?。?）業(yè)務虛擬隔離：5G需要同時承載移動 互聯(lián)網(wǎng)、高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制 等各類業(yè)務應用，這些場景在移動性、計費、</p><p>　　帶寬、時延、可靠性、安全性等方面存在巨大 差異，為適配一張網(wǎng)絡滿足千百種行業(yè)需求，運 營商需要部署更加經(jīng)濟、綠色的網(wǎng)絡切片技術方 案，以實現(xiàn)不同業(yè)務的虛擬隔離。5G核心網(wǎng)將全 面支持網(wǎng)絡

19、切片技術，即在同一張基礎物理網(wǎng)絡 上，采用軟硬切片實現(xiàn)業(yè)務邏輯隔離、動態(tài)分配 和管理資源，適配不同業(yè)務特征需求，提供不同 的SLA，并服務于不同垂直行業(yè)應用。</p><p>　?。?）轉發(fā)與控制分離：5G核心網(wǎng)的重構將 遵循網(wǎng)絡虛擬化、功能輕量化、轉發(fā)和控制分離</p><p><b>　　3</b></p><p>　　IMT-2020(5

20、G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　等原則。網(wǎng)絡虛擬化有利于向全面云化的趨勢進 行演進；功能輕量化極大簡化模塊、接口和協(xié)議 的復雜度，網(wǎng)元功能采用模塊化設計，有利于實 現(xiàn)API調用，提升通用性；轉發(fā)和控制分離實現(xiàn) 網(wǎng)管的控制面和用戶面分離，保障未來網(wǎng)絡的分 布式部署需求。</p><p>　　

21、（3）功能分布式部署：5G核心網(wǎng)絡架構將 控制面功能（CPF）和用戶面功能（UPF）分 離，統(tǒng)一的CPF（包括AMF和SMF等）部署在省 干或大區(qū)的核心機房或數(shù)據(jù)中心（DC），實現(xiàn) 集中管控運營，分布式的UPF可根據(jù)業(yè)務需要分 布式部署在省干核心DC、本地DC或者邊緣DC。 部署在邊緣DC的UPF與MEC平臺融合，可以進 行本地分流，滿足低時延業(yè)務場景需求，有利于 按需快速部署業(yè)務，并向第三方開放用戶位置、 碼號、網(wǎng)絡負荷等能力信息，拓

22、展面向企業(yè)園區(qū)</p><p>　　及場館的視頻直播等本地化創(chuàng)新應用。</p><p>　　（4）基礎設施云化：網(wǎng)絡云化能降低設備 投資成本，利用云計算的快速部署能力進行網(wǎng) 絡快速配置和調整，實現(xiàn)業(yè)務創(chuàng)新。通過引入 SDN/NFV技術，有利于快速實現(xiàn)5G網(wǎng)絡云化。 基礎設施電信云是運營商進行云化轉型的目標， 5G網(wǎng)絡云化包括核心網(wǎng)云化、無線接入網(wǎng)云化和 控制系統(tǒng)云化三部分，5G核心網(wǎng)的目標

23、架構示意 如圖2-2所示。</p><p>　　5G承載網(wǎng)需適應5G核心網(wǎng)架構變革帶來的挑 戰(zhàn)，一是需提供層次化網(wǎng)絡切片方案來滿足不同業(yè) 務場景的5G網(wǎng)絡切片需求；二是需要將L3功能下移 至UPF和MEC所在位置，從而提供網(wǎng)狀動態(tài)連接的 靈活調度；三是適應5G網(wǎng)絡云化發(fā)展趨勢，支持城 域核心和邊緣數(shù)據(jù)中心之間的互連需求。</p><p>　　圖2-2 5G核心網(wǎng)目標架構示意圖</p&

24、gt;<p><b>　　4</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　5G承載關鍵性能需求</p><p><b>　　1. 更大帶寬</b></p>&

25、lt;p>　　帶寬是5G承載最為基礎和的關鍵技術指標之 一。根據(jù)5G無線接入網(wǎng)結構特性，承載將分為前傳</p><p>　　（承載AAU和DU之間流量）、中傳（承載DU和CU 之間流量）和回傳（承載CU和核心網(wǎng)之間流量）。 城域傳送網(wǎng)按結構可劃分為接入層、匯聚層和核心層 三層。本報告分別對單基站承載帶寬需求，回傳帶寬 需求，以及前傳及中傳帶寬需求進行了分析和評估。</p><p>　

26、?。ㄒ唬﹩位境休d帶寬需求：出現(xiàn)10GE/25GE</p><p><b>　　接口</b></p><p>　　5G業(yè)務目前在無線側的切片機制尚未確定，</p><p>　　帶寬需求暫不區(qū)分業(yè)務類型?？紤]到不同廠商和不 同設備的5G基站能力存在一定差異，本報告選擇 假設的5G單基站模型（暫不考慮基站分離）配置 參數(shù)作為評估基準，參考下一代移動

27、通信網(wǎng)絡聯(lián)盟</p><p>　?。∟GMN）帶寬評估原則得出的單基站帶寬需求 見表3-1。從評估結果中可以看出，典型5G低頻單 基站的峰值帶寬達到5Gbps量級，高頻單基站的峰 值帶寬達到15Gbps量級，考慮低頻和高頻基站共 同部署，或高頻基站單獨部署情況，單基站將需要 2×10GE或25GE的承載帶寬，如果基站配置的參數(shù) 提升，帶寬需求還會相應增加。</p><p>　　表

28、3-1 5G低頻和高頻單基站參數(shù)及承載帶寬需求示例</p><p><b>　　5</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b>　?。ǘ┗貍鲙捫枨?lt;/b></p>

29、<p>　　5G承載接入、匯聚及核心層的帶寬需求與站 型、站密度、以及運營商部署策略等眾多因素密 切相關，存在多種帶寬需求評估模型。本報告按 照業(yè)務流量基本流向選取帶寬收斂比、不同層環(huán) 的節(jié)點個數(shù)、口字型結構上連個數(shù)、單基站配置 等關鍵參數(shù)進行估算，并按照DRAN和CRAN不 同部署方式、一般流量和熱點流量等對于不同應 用場景進行了區(qū)分。</p><p><b>　?。?）基本參數(shù)假設<

30、/b></p><p>　　回傳帶寬估算假設的基礎參數(shù)為：</p><p>　?。╝）按照業(yè)務流量較長期增長考慮，對于 接入層、匯聚層和核心層不同承載層面的帶寬收 斂比為8:4:1；</p><p>　　（b）模型I，匯聚層節(jié)點環(huán)形組網(wǎng)：DRAN 接入環(huán)節(jié)點個數(shù)為8，CRAN小集中節(jié)點個數(shù)為3 個，匯聚環(huán)節(jié)點個數(shù)為4，每對匯聚節(jié)點下掛6個 接入環(huán)，核心環(huán)節(jié)點個

31、數(shù)為4，每對核心節(jié)點帶8 個匯聚環(huán)，見圖3-1 (a)；</p><p>　?。╟）模型II，匯聚層節(jié)點口字型上連組網(wǎng)： DRAN接入環(huán)節(jié)點個數(shù)為8個，CRAN小集中節(jié) 點個數(shù)為3，匯聚雙節(jié)點口字型上連，每對匯聚 節(jié)點下掛6個接入環(huán)，核心環(huán)節(jié)點個數(shù)為4，每對 核心節(jié)點下掛16對匯聚設備，見圖3-1(b)；</p><p>　?。╠）基站配置及帶寬需求按照本節(jié)（一） 考慮。</p>

32、;<p>　?。╝）模型I（b）模型II</p><p>　　圖3-1 帶寬需求估算參考模型</p><p>　　（2）DRAN部署：接入環(huán)達到25/50Gbps，匯 聚核心層為N×100/200/400Gbps</p><p>　　在DRAN部署方式下，承載的帶寬需求按一 般場景和熱點流量場景進行估算，其中接入環(huán)一</p>

33、<p>　　般場景按照單節(jié)點單基站接入，熱點流量場景按 照單節(jié)點雙基站（含部分高頻站點）接入，見圖 3-2。</p><p><b>　　6</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b>

34、;　?。╝）模型I</b></p><p>　　圖3-2 DRAN網(wǎng)絡參考模型</p><p><b>　　（b）模型II</b></p><p>　　模型I和模型II相應DRAN帶寬需求評估結果分別見表3-2和表3-3。</p><p>　　表3-2 DRAN承載網(wǎng)回傳帶寬需求評估（模型I）</p&g

35、t;<p><b>　　7</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　表3-3 DRAN承載網(wǎng)回傳帶寬需求評估（模型II）</p><p>　　從評估結果可以看出，在模型I 和模型I I 假設

36、參數(shù)下，DRAN一般流量區(qū)域對承載網(wǎng)提 出接入環(huán)20Gbps量級、匯聚層60～120 Gbps 量級、核心層N×100/200Gb ps量級的帶寬 需求；熱點流量區(qū)域對承載網(wǎng)提出接入環(huán) 50Gbps量級、匯聚層150～280Gbps量級、核 心層N×100/200/400Gbps量級的帶寬需求。 因此，對于DRA N 方式，承載接入環(huán)需具備 25/ 50G bp s 帶寬能力，匯聚/ 核心層需具備 N×10

37、0/200/400Gbps帶寬能力。</p><p>　?。?）CRAN部署：接入環(huán)達到50Gbps，匯聚 核心層為N×100/200/400Gbps</p><p>　　在CRAN部署方式下，承載帶寬需求也按小 集中方式（普通流量場景）和大集中方式（熱點 流量場景）進行估算，其中小集中方式按照單節(jié) 點單基站接入5個5G低頻站點考慮，歸入CRAN 小集中部署模式；大集中方式按照單

38、節(jié)點接入20 個5G低頻站點考慮，歸入CRAN大集中部署模 式，見圖 3-3。</p><p><b>　　8</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　?。╝）模型I（b）模型II</p>

39、<p>　　圖3-3 C-RAN網(wǎng)絡參考模型</p><p>　　一般情況下，CRAN小集中情況下基站由綜 合接入節(jié)點或普通基站節(jié)點接入，CRAN大集中 情況下基站由匯聚節(jié)點接入或者綜合接入節(jié)點接 入，為便于結合承載結構分析帶寬需求又不失一</p><p>　　般性，本報告假設在CRAN小集中和大集中模式 下，基站分別在綜合接入節(jié)點和匯聚節(jié)點接入。</p><

40、p>　　模型I和模型II相應CRAN帶寬需求評估結果 分別見表3-4和表3-5。</p><p>　　表3-4 CRAN承載回傳帶寬需求評估(模型I)</p><p><b>　　9</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b&g

41、t;</p><p>　　表 3-5 CRAN承載回傳帶寬需求評估(模型II)</p><p>　　從評估結果可以看出，在模型I和模型II假 設參數(shù)下，CRAN小集中時對承載網(wǎng)絡提出接入 環(huán)50Gbps（節(jié)點數(shù)增加后可到100Gbps）量級、 匯聚和核心層N×100/200/400Gbps量級的帶寬 需求；CRAN大集中時承載網(wǎng)絡提出接入、匯</p><p&g

42、t;　　聚和核心層N×100/200/400Gbps量級的帶寬需 求。因此，對于CRAN方式，承載接入環(huán)需具 備50Gbps及以上帶寬能力，匯聚/核心層需具備 N×100/200/400Gbps帶寬能力。</p><p><b>　　10</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b

43、>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　?。ㄈ┣皞骱椭袀鲙捫枨?lt;/p><p>　?。?）前傳帶寬需求：與CU/DU物理層分割位 置密切相關</p><p>　　5G 前傳帶寬需求與C U/DU物理層功 能分割位置、基站參數(shù)配置（天線端口、層 數(shù)、調制階數(shù)等）、部署方式等密切相關。 按照3GPP和CPRI組織等最新研究進展，CU &

44、lt;/p><p>　　和DU在低層的物理層分割存在多種方式，典 型包括射頻模擬到數(shù)字轉換后分割（選項8， CPRI接口）、低層物理層到高層物理層分割 (選項7)、高層物理層到MAC分割（選項6） 等，其中選項7又進一步可細分，圖3-4是其 中一種分割方式。</p><p>　　圖3-4 CU/DU物理層分割示意</p><p>　　為了估算前傳所需的帶寬，本報告假設基

45、站 前傳相關的參數(shù)如下：</p><p>　?。╝）考慮下行帶寬大于上行，本報告僅估 算下行[DL]帶寬；</p><p>　　（b）工作頻段，3.4G Hz～3.5G Hz， 100MHz頻寬；</p><p>　?。╟）MIMO參數(shù)：32T32R，映射數(shù)據(jù)流/</p><p><b>　　層為8[DL]；</b>&l

46、t;/p><p>　　（d）I/Q量化比特2×16，調制格式： 256QAM[DL]。</p><p>　　參考3GPP TR38.801和3GPP TR38.816，</p><p>　　對于不同分割方式的前傳帶寬估算結果見表 3-6。</p><p><b>　　11</b></p><p&

47、gt;　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　表3-6 前傳帶寬需求評估</p><p>　　從評估結果可以看出，前傳的帶寬需求與 CU和DU物理層分割的位置密切相關，范圍為幾 個Gbps～幾百Gbps。因此，對于5G前傳，需要 根據(jù)實際的站點配置選擇合理的承載接口和承載

48、方案，目前業(yè)界對于選項7-2的關注度較高，也 即前傳將采用大于10Gbps的接口，即25Gbps、 N×25Gb ps速率接口,對應的組網(wǎng)帶寬將為 25Gbps、50Gbps、N×25/50Gbps或100Gbps 等，具體選擇取決于技術成熟度和建設成本等多</p><p><b>　　種因素。</b></p><p><b>　?。?）

49、中傳帶寬需求</b></p><p>　　中傳主要實現(xiàn)DU和CU之間的流量承載，相 當于回傳網(wǎng)絡中接入層流量帶寬需求，在此不再 贅述。</p><p>　　綜上，5G承載前傳、中傳、回傳（接入、 匯聚、核心）的典型帶寬需求相對4G增加非常明 顯，具體見表3-7。</p><p>　　表3-7 5G承載帶寬需求評估</p><p>

50、<b>　　12</b></p><p>　　T3;T4;T7</p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　延處理能力，譬如10us以內或更低。由于光纖傳 輸?shù)臅r延無法優(yōu)化，當前傳承載節(jié)點處理時延降 低到一定

51、程度以后，進一步優(yōu)化的必要性不強， 例如當節(jié)點處理時延降低到1us量級時，1km光纖 傳輸時間相當于5個節(jié)點處理時間，進一步優(yōu)化節(jié) 點時延的意義不大。未來為了進一步支撐uRLLC 業(yè)務的應用與部署，無線網(wǎng)絡與承載網(wǎng)絡之間的 時延分配協(xié)同日趨重要。</p><p>　　3. 高精度時間同步</p><p>　　高精度時間同步是5G承載的關鍵需求之一。 根據(jù)不同技術實現(xiàn)或業(yè)務場景，需要提供不同

52、的 同步精度。5G同步需求主要體現(xiàn)在三個方面：基 本業(yè)務時間同步需求，協(xié)同業(yè)務時間同步需求和 新業(yè)務同步需求。</p><p>　　基本業(yè)務時間同步需求是所有TDD制式無線 系統(tǒng)的共性要求，主要是為了避免上下行時隙干 擾。5G 系統(tǒng)根據(jù)子載波間隔可靈活擴展的特點</p><p>　?。碞R的子載波間隔可設為15 (2^m) kHz， m∈{-2, 0, 1, ..., 5}），通過在保護

53、周期</p><p>　?。℅P）中靈活配置多個符號的方式，與4G TDD 維持相同的基本時間同步需求，即要求不同基站 空口間時間偏差優(yōu)于3us。</p><p>　　協(xié)同業(yè)務時間同步需求是5G高精度時間 同步需求的集中體現(xiàn)。在5G系統(tǒng)將廣泛使用的 MIMO、多點協(xié)同（CoMP）、載波聚合（CA） 等協(xié)同技術對時間同步均有嚴格的要求。這些無 線協(xié)同技術通常應用于同一RRU/AAU的不同 天

54、線，或是共站的兩個RRU/AAU之間。根據(jù) 3GPP規(guī)范，在不同應用場景下，同步需求可包括</p><p>　　65ns/130ns/260ns/3us等不同精度級別,其中，</p><p>　　260ns或優(yōu)于260ns的同步需求絕大部分發(fā)生在同 一RRU/AAU的不同天線，其可通過RRU/AAU 相對同步實現(xiàn)，無需外部網(wǎng)同步，部分百納秒量 級時間同步需求場景（如帶內連續(xù)CA）可能發(fā)生

55、在同一基站的不同RRU/AAU之間，需要基于前 傳網(wǎng)進行高精度網(wǎng)同步，而備受關注的帶內非連 續(xù)載波聚合以及帶間載波聚合則發(fā)生在同一基站 的不同RRU/AAU之間，時間同步需求從最初的 260ns（見3GPP TS36.104）降低到3us（見3GPP TS 38.104）。</p><p>　　5G網(wǎng)絡在承載車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè) 務時，可能需要提供基于到達時間差（TDOA）的 基站定位業(yè)務。由于定位精度和基

56、站之間的時間 相位誤差直接相關，這時可能需要更高精度的時 間同步需求，比如，3米的定位精度對應的基站同 步誤差約為10ns。</p><p>　　總體來看，在一般情況下，5G系統(tǒng)基站間同 步需求仍為3us，與4G TDD相同，即同一基站的 不同RRU/AAU之間的同步需求主要為3us，少量 應用場景可能需要百納秒量級，另外，基站定位 等新業(yè)務可能提出更高的時間同步需求。</p><p>　

57、　為了滿足5G高精度同步需求，需專門設計同 步組網(wǎng)架構，并加大同步關鍵技術研究。在同步 組網(wǎng)架構方面，可考慮將同步源頭設備下沉，減 少時鐘跳數(shù)，進行扁平化組網(wǎng)；在同步關鍵技術 方面，需重點進行雙頻衛(wèi)星、衛(wèi)星共模共視、高 精度時鐘鎖相環(huán)、高精度時戳、單纖雙向等技術 的研究和應用。</p><p><b>　　14</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進

58、組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　5G承載組網(wǎng)及功能需求</p><p>　　1. 多層級承載網(wǎng)絡</p><p>　　5G無線接入網(wǎng)可演進為CU、DU、AAU三級結 構，與之對應，5G承載網(wǎng)絡也由4G時代的回傳、前 傳演進為回傳、中傳和前傳三級新型網(wǎng)絡架構。在 CU、DU合

59、設情況下，則只有回傳和前傳兩級架構。 前傳網(wǎng)絡實現(xiàn)5G CRAN部署場景接口信號</p><p>　　的透明傳送（DRAN場景下，前傳無需網(wǎng)絡承 載），與4G相比，接口速率（容量）和接口類型 都發(fā)生了明顯變化。對應于5G CU和DU物理層 低層功能分割的幾種典型方式，前傳接口也將由 10Gbps CPRI升級到更高速率的25Gbps eCPRI 或自定義CPRI接口等。實際部署時，前傳網(wǎng)絡將 根據(jù)基站數(shù)量、位置

60、和傳輸距離等，靈活采用鏈 型、樹形或環(huán)網(wǎng)等結構。</p><p>　　中傳是面向5G新引入的承載網(wǎng)絡層次，在承載</p><p>　　網(wǎng)絡實際部署時城域接入層可能同時承載中傳和前 傳業(yè)務。隨著CU和DU歸屬關系由相對固定向云化 部署的方向發(fā)展，中傳也需要支持面向云化應用的 靈活承載。</p><p>　　5G回傳網(wǎng)絡實現(xiàn)CU和核心網(wǎng)、CU和CU之間等 相關流量的承載

61、，由接入、匯聚和核心三層構成?？?慮到移動核心網(wǎng)將由4G演進的分組核心網(wǎng)（EPC） 發(fā)展為5G新核心網(wǎng)和移動邊緣計算（MEC）等，同 時核心網(wǎng)將云化部署在省干和城域核心的大型數(shù)據(jù) 中心，MEC將部署在城域匯聚或更低位置的邊緣數(shù) 據(jù)中心。因此，城域核心匯聚網(wǎng)絡將演進為面向5G 回傳和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)統(tǒng)一承載的網(wǎng)絡，見圖4-1。另 外，承載網(wǎng)絡可根據(jù)業(yè)務實際需求提供相應的保護、 恢復等生存性機制，包括光層、L1、L2和L3等，以 支撐5G業(yè)務的

62、高可靠性需求。</p><p>　　圖4-1 5G承載組網(wǎng)架構</p><p><b>　　15</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　2. 靈活化連接調度</p>

63、<p>　　5G核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)的云化和功能分布 式部署給承載網(wǎng)帶來的最大變化是業(yè)務連接的 靈活調度需求。在4G時代，基站到核心網(wǎng)的連 接是以南北向S1流量為主，并且終結S1-U和 S1-C的EPC網(wǎng)元部署位置基本相同。5G核心 網(wǎng)的UPF下移以后，基站到不同層面核心網(wǎng)元 的S1-C（N2連接）和S1-U（N3連接）流量的 終結位置存在差異，并且存在不同層面核心網(wǎng) 元之間的網(wǎng)狀東西向流量的傳送需求，如圖4-2 所示，存在U

64、PF與UPF之間的N9連接、UPF與</p><p>　　SMF之間的N4連接等。此外，無線接入網(wǎng)的相 鄰基站之間的eX2（Xn）連接也屬于動態(tài)的東 西向流量，為了降低時延和提高帶寬效率可部 署L3功能到接入層節(jié)點以實現(xiàn)就近轉發(fā)，或通 過部署L3功能到匯聚節(jié)點實現(xiàn)間接轉發(fā)。</p><p>　　為了應對網(wǎng)狀化的動態(tài)業(yè)務連接需求， 5G承載應至少將L3功能下移到UPF和MEC的 位置，根據(jù)網(wǎng)

65、元之間不同流向的業(yè)務需求，為 5G網(wǎng)絡提供業(yè)務連接的靈活調度和組網(wǎng)路由功 能，提升業(yè)務質量體驗和網(wǎng)絡帶寬效率。</p><p>　　注：N2是RAN 和AMF之間的參考點；N3是RAN 和UPF之間的參考點；N4是SMF和UPF之間的參考點； N9是兩個UPF之間的參考點。</p><p>　　圖4-2 5G網(wǎng)狀連接靈活調度需求</p><p><b>　

66、　16</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　3. 層次化網(wǎng)絡切片</p><p>　　5G網(wǎng)絡切片對承載網(wǎng)的核心訴求體現(xiàn)在一 張統(tǒng)一的物理網(wǎng)絡中，將相關的業(yè)務功能、網(wǎng) 絡資源組織在一起，形成一個完整、自治、獨

67、立運維的虛擬網(wǎng)絡（VN），滿足特定的用戶和 業(yè)務需求。構建虛擬網(wǎng)絡的關鍵技術包括SDN/ NFV管控功能和轉發(fā)面的網(wǎng)絡切片技術。SDN/ NFV負責實現(xiàn)對資源的虛擬化抽象，轉發(fā)面的 網(wǎng)絡切片負責實現(xiàn)對資源的隔離和分配，從而 滿足差異化的虛擬網(wǎng)絡要求。</p><p>　　5G承載需要提供支持硬隔離和軟隔離的層 次化網(wǎng)絡切片方案，滿足不同等級的5G網(wǎng)絡切 片需求，如圖4-3所示。譬如，uRLLC和金融 政企專線等業(yè)

68、務要求獨享資源、低時延和高可 靠性，承載網(wǎng)絡可提供基于L1 TDM隔離的網(wǎng) 絡硬切片；eMBB的互聯(lián)網(wǎng)接入和AR/VR視頻 業(yè)務具有大帶寬、時延不敏感、動態(tài)突發(fā)性等 特點，承載網(wǎng)絡可提供基于L2或L3邏輯隔離的 網(wǎng)絡軟切片。</p><p>　　圖4-35G承載層次化網(wǎng)絡切片應用示意</p><p>　　為了滿足5G網(wǎng)絡大帶寬和網(wǎng)絡硬切片的需 求，承載網(wǎng)需支持帶寬捆綁和L1 TDM隔離的

69、靈 活帶寬接口技術，其中基于以太網(wǎng)物理接口的</p><p>　　FlexE 技術和基于OTN的ODUflex+FlexO技 術是5G承載網(wǎng)絡切片的兩種主要候選方案，結 合多種L2和L3層技術可實現(xiàn)軟切片承載方案。</p><p><b>　　17</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p&g

70、t;<b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　4. 智能化協(xié)同管控</p><p>　　5G承載網(wǎng)絡架構的變化帶來網(wǎng)絡切片、L3 功能下沉、網(wǎng)狀網(wǎng)絡連接等新型特征，此外， 還將同時支持4G、5G、專線等多種業(yè)務的承 </p><p>　　載，業(yè)務組織方式也將更加多樣，對承載網(wǎng)絡 的管控帶來諸多新需求，如圖4-4所示。</

71、p><p>　　圖4-4 承載端到端系統(tǒng)管控需求</p><p>　　5G承載相關的管控需求具體如下：</p><p>　?。?）端到端SDN化靈活管控</p><p>　　根據(jù)5G網(wǎng)絡的業(yè)務特性，要實現(xiàn)端到端前 傳到回傳網(wǎng)絡的靈活承載，5G承載網(wǎng)管控要求能 夠實現(xiàn)L0層到L3層網(wǎng)絡的端到端管控，支持跨 層的業(yè)務聯(lián)動控制。此外，還需要實現(xiàn)這種異構

72、 網(wǎng)絡環(huán)境下的跨廠商業(yè)務端到端控制功能，以實 現(xiàn)業(yè)務的快速提供。</p><p><b>　?。?）網(wǎng)絡切片管控</b></p><p>　　承載網(wǎng)的切片要求管控系統(tǒng)能夠對切片網(wǎng)絡</p><p>　　進行管理，由于網(wǎng)絡切片一般由上層系統(tǒng)發(fā)起， 攜帶客戶的SLA需求，采用傳統(tǒng)的人工規(guī)劃設計 構建VPN的方法不僅業(yè)務提供速度慢，且網(wǎng)絡資 源使用效

73、能難以達到最優(yōu)。承載網(wǎng)管控系統(tǒng)應能 夠支持切片網(wǎng)絡的自動化部署和計算，支持網(wǎng)絡 切片的按需定制，實現(xiàn)切片用戶的隔離，并對切 片網(wǎng)絡進行智能運維。</p><p><b>　?。?）資源協(xié)同管控</b></p><p>　　5G承載網(wǎng)管控系統(tǒng)應能夠和上層的編排 器、管控系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)進行協(xié)同交互，接收</p><p><b>　　18&

74、lt;/b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p>　　來自上層系統(tǒng)的需求，完成自上而下的自動化 業(yè)務編排。為此承載網(wǎng)管控系統(tǒng)應能夠提供開 放、標準的北向管控接口，以便實現(xiàn)和上層管 控系統(tǒng)的能力交互、數(shù)據(jù)交互、告警和性能檢 測交互等功能。</p&g

75、t;<p><b>　　（4）統(tǒng)一管控</b></p><p>　　SDN控制器系統(tǒng)的引入會增加運營商運維 人員維護界面的增多，管理操作維護更復雜，將 提高運維成本。因此，基于云化、彈性的部署方 案，將管理、控制、智能運維等功能協(xié)調統(tǒng)一， 提供統(tǒng)一的維護界面，以提高運維的效率。</p><p><b>　?。?）智能化運維</b>&

76、lt;/p><p>　　隨著網(wǎng)絡功能層次的增多、網(wǎng)絡結構的復 雜，以及網(wǎng)絡切片管控等需求的引入，人工維 護的復雜性越來越高，要求能夠提供智能化運 維功能，以降低運維的復雜度。通過引入AI等 智能化技術，對網(wǎng)絡配置、流量、告警、操作 等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行采集和分析，以實現(xiàn)告警快速 定位分析和排障，流量預測分析和網(wǎng)絡優(yōu)化等 智能化運維功能。</p><p>　　5. 4G/5G混合承載</p>

77、;<p>　　考慮到4G和5G網(wǎng)絡之間的協(xié)作關系， 3GPP目前定義了獨立部署(SA，主要是Option2 等)和非獨立部署(NSA，包括Option 3/3a/3x 等)不同類型的網(wǎng)絡架構，因此提出了4G和5G混 合承載需求。</p><p>　　對于SA部署方式，5G和4G形成了兩張獨立 的網(wǎng)絡，為了保持業(yè)務連續(xù)性，現(xiàn)網(wǎng)的LTE基 站和EPC需要升級來支持跨核心網(wǎng)的移動性。 考慮到未來新型業(yè)務支

78、撐和擴展能力，5G NR SA方案的承載網(wǎng)可新建，但需在省干或城域的 核心層實現(xiàn) 4G和 5G控制面核心網(wǎng)元之間的互 通，也可結合實際需求構建4G和5G混合承載網(wǎng) 絡，具體選擇除了技術方案之外與建網(wǎng)成本、 維護成本等密切相關。</p><p>　　對于NSA部署方式，5G和4G形成了混合 網(wǎng)絡，目前國外運營商計劃支持的較多。整體 來看，純NG-eNB網(wǎng)絡難以支持5G全業(yè)務，特 別是低時延類業(yè)務。為了改善部分低時延

79、類業(yè) 務的體驗，可以下沉部分核心網(wǎng)功能，減少基 站與核心網(wǎng)之間的傳輸時延。對于承載網(wǎng)絡而 言，若運營商選擇部署這些NSA方案，則需要 采用4G和5G混合承載的網(wǎng)絡方案。</p><p><b>　　19</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b><

80、;/p><p>　　6. 低成本高速組網(wǎng)</p><p>　　在5G e MBB等業(yè)務的強力推動下，除了 在面向5G回傳的城域匯聚和核心層引入新的 N 100/200/400Gbps等高速接口速率之外， 25Gbps、50Gbps和100Gbps等新型高速接口 將逐步在前傳和城域接入層引入和應用，新型 設備及全新高速接口的成本相對昂貴，承載網(wǎng) 絡的低成本需求逐步凸顯，尤其是在前傳和 回傳接入層

81、（中傳）網(wǎng)絡，占據(jù)規(guī)模數(shù)量的 </p><p>　　25Gbps、50Gbps和100Gbps等新型接口及設備 的成本非常關鍵。</p><p>　　目前業(yè)界已經(jīng)關注到新型光接口設備及 模塊低成本的重要性，結合應用需求及低成本 方案，已出現(xiàn)一些低成本的高速接口光模塊樣 品，部分高速模塊應用需求及典型速率接口特 性見表 4-1。</p><p>　　表 4-1 5G承

82、載光模塊需求分析示例</p><p><b>　　20</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b>　　總結與展望</b></p><p>　　5G三大應用場

83、景eMBB、mMTC和uRLLC 等新型特性的引入、無線接入網(wǎng)結構和核心網(wǎng) 架構革新變化等為承載技術的新一輪快速發(fā)展 提供了契機。相對于4G網(wǎng)絡，5G承載呈現(xiàn)出 明顯的差異化需求：在關鍵性能方面，更大帶 寬、超低時延和高精度同步等需求非常突出； 在組網(wǎng)及功能方面，呈現(xiàn)“多層級承載網(wǎng)絡、</p><p>　　靈活化連接調度、層次化網(wǎng)絡切片、智能化協(xié) 同管控、4G/5G混合承載以及低成本高速組 網(wǎng)”等需求，見圖5-1

84、。結合承載技術現(xiàn)狀及 發(fā)展趨勢等，后續(xù)將進一步加速開展5G承載架 構、組網(wǎng)及共性支撐技術的研究，以便盡快完 善5G承載方案，全力支撐和迎接5G商用時機的 到來。</p><p>　　圖5-1 5G承載整體需求</p><p>　　“5G商用，承載先行”。隨著5G承載技術 及標準化研究的不斷深入，5G承載工作組將與 業(yè)界加強合作，共同推動5G承載需求、架構、</p><p

85、>　　組網(wǎng)及共性支撐技術等相關研究，共同促進5G 承載技術以及產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展，為后續(xù)5G規(guī)模 化部署提供有力支撐。</p><p><b>　　21</b></p><p>　　IMT-2020(5G)推進組</p><p><b>　　5G承載需求白皮書</b></p><p><b&