5G承载网的“成长”

     亲爱的父老乡亲们，在这个辞旧迎新的时刻，我们通信领域迎来了一件值得普天同庆的大事—3GPP正式通过5G NSA标准。此举意味着各方已经对5G网络标准达成了一致意见，距离5G商用网络的设立和运行又迈出了坚实的一步。那么小编今天也借着春风，来谈谈“5G承载网”这个话题。

     首先，在小编具体讲解之前需要澄清一个概念—承载网。

图1

承载网分为接入层，汇聚层，核心层三部分；接入层对应5G中前传和中传网络，汇聚层/核心层对应回传网络。所以承载网的概念比较大。这里小编要提一下城域网，很多人搞不清这货是干啥的。。。。实际上城域网范围比较小，负责地市内的信号传输，PTN就是其中一种。可以看出，城域网也是一种承载网，只不过他只负责地市的传输，并不负责地市之间以及省与省之间的传输。

一、需求分析

     “5G”可不是随随便便到来的。为了支持1Gbps的用户体验速率，毫秒级的延迟，它对我们的承载网有了更加严格的要求。

1. 大带宽需求

      5G频谱新增Sub6G及超高频两个频段。Sub6G频段即3.4GHz~3.6GHz，可提供100~200MHz连续频谱。6GHz以上超高频段的频谱资源更加丰富，可用带宽一般能够达到连续的800MHz。更高频段，更宽频谱以及新空口技术使得5G基站带宽需求大大提升。5G基站带宽均值要求超过1Gbps，峰值更是超过10Gbps。按每接入环6个站、1个站达到峰值带宽计算，接入层带宽将达到40Gbps，考虑到5G基站的密集程度，100G组网可能性更大；而核心层/汇聚层则有可能达到T级别组网。

2. 低时延需求

     3GPP等标准组织关于 5G 时延的相关技术指标有图2要求：

图2

不同的时延要求会造成5G接入网架构的不同，从而对承载网的架构产生影响。比如对于要求高可靠性超低时延的应用场景，承载网就会省掉中传部分，从而降低时延。

3. 网络切片需求

     为了更好地支持不同的应用，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；同时可以将物理网络按不同租户需求进行切片，形成多个并行的虚拟网络。啥意思？就是原来的网络比较死板，不能灵活的根据应用场景进行相应处理。现在能够将网络从逻辑上拆分成不同的切片，实现高效传输。这一点充分体现了5G“更快，更高，更强”的口号。。。。

二、5G光传送承载方案

图3

     图3为4G、5G承载网架构变化图，可以帮助读者更加直观的理解承载网。在5G中，接入网从原来的BBU和RRU两级结构变为了CU（集中单元）、DU（分布单元）和AAU（有源天线处理单元）三级结构；EPC被分为New Core和MEC两部分，并进行了下沉。今天小编主要讲承载网，对于核心网在此不做过多赘述。

     5G承载网分为前传，中传和回传。那么这三部分主要指什么？先抛图：

图4

对于CU/DU分离架构，前传指AAU到DU部分，中传指DU到CU部分，回传指CU到5G核心网部分；对于CU/DU合设架构，前传指AAU到gNB（CU和DU合设）部分，回传指gNB到5G核心网部分。

小编需要在这里介绍一个小背景——OTN设备。

这个大块头是承载网中必不可少的东西。大家可以在战略上把它忽视为一根光缆就好。随着技术不断演进，他不光会传输，还有了分组交换与处理的功能，演进为了“分组增强型OTN”。

1. 前传

    1>光纤直连方式

        每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网，如图5。

图5

这种方案实现起来简单，但最大的问题是光纤资源占用很多。随着5G基站、载频数量的急剧增多，这种方案对光纤的占用量不容忽视。因此，此方案适用于光纤资源丰富的区域。

    2>无源WDM方式

        将彩光模块安装到AAU和DU上，通过无源设备完成WDM功能，利用一对或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接，如图6：

图6

这种方案比较好的节约了光纤资源，但是也存在着运维困难，不易管理，故障定位较难等问题。

     3>有源WDM/OTN方式

         在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN设备，多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源，如图7：

图7

这种方案相比无源WDM方案，组网更加灵活（支持点对点和组环网），同时光纤资源消耗并没有增加。

2.中传/回传

     由于中传与回传对于承载网在带宽，组网灵活性、网络切片等方面需求是基本一致的，所以可以使用统一的承载方案。

     1>分组增强型OTN+IPRAN

         利用带有路由转发功能的分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN（引入25GE、50GE、100GE高速接口）架构，OTN与IPRAN之间使用BGP协议进行路由转发。如图8所示：

图8

     2>端到端分组增强型OTN

         中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网。如图9所示：

图9

5G将是移动通信领域的一场革命，承载网更是5G网络与业务发展的重中之重。相信各位读者看完小编的讲解对5G承载网未来发展有了一定的认识。如果想继续了解5G相关知识，记得关注“飞侠科霏”今日头条号和“通信盛宴”微信公众号哦！