中国电信5G技术承载网络

多网络融合

5G 是多种接入技术融合的网络,应遵循多网协同的原则,即 5G 和 4G、 WLAN 等网络共同满足多场景的需求,实现室内外网络协同;同时保证现有业 务的平滑过渡,不造成现网业务中断和缺失。

传统多网络融合中,控制实体位于核心网,实现了统一认证与计费、切换管 理等基础融合能力,而接入网侧仅提供辅助的融合策略信息,终端仅仅是依赖于 无线信号强度来选择网络,难以考虑基于网络的动态信息,如网络负载、链路质 量、回传链路负荷,甚至是业务类型等策略来实现对网络的灵活选择。

中国电信在 3GPP 开展了“基于应用感知实现 4G 与 5G 互操作”的创新性 研究,充分发挥 5G 技术优势、合理利用 4G 已有投资,在保证业务能力和用户 体验的基础上实现网络投资回报与价值最大化。从网络演进和用户体验的角度出 发,提出先感知应用和用户 QoE,基于运营商的特定准则形成相应的选网策略, 再进行 4G/5G 网络的选择、切换或重选,推动 4G 和 5G 的有效融合以及商业模 式创新。中国电信将积极推动 SA方案来实现基于应用选择网络的 5G网络演进。

对于 5G 与 WLAN 的网络协同,在网络架构层面,5G 与 WLAN 网络融合 架构一方面可以借鉴 4G 与 WLAN 在接入网侧的融合架构,即 WLAN 在 RAN 侧接入 5G 网络,获取业务流并转发给 UE;另一方面也可以考虑将 WLAN 直接接入 5G 核心网,WLAN 从核心网直接获取用户数据。此外,相比于 4G 全覆盖 网络,5G 部署初期网络覆盖受限,此时对于 5G 与 WLAN 的融合传输来说,将 会增加掉话以及 RRC 重连接的风险,需要着重研究 5G 与 WLAN 融合的连接增 强方法,从而提升 RRC 连接的连续性。

多接入边缘计算

MEC 通过将计算存储能力与业务服务能力向网络边缘迁移,使应用、服务 和内容可以实现本地化、近距离、分布式部署,从而一定程度解决了 5G eMBB、 URLLC、以及 mMTC 等技术场景的业务需求。同时 MEC 通过充分挖掘网络数 据和信息,实现网络上下文信息的感知和分析,并开放给第三方业务应用,有效 提升了网络的智能化水平,促进网络和业务的深度融合。

考虑到未来 5G 时代将同时存在移动、固定等多种网络,为了缓解 5G 移动网络流量激增对回传网络的压力、提升并保证用户在多网络中的业务一致性体验, 中国电信需要发挥已有固网资源(传输、CDN)优势,通过构建统一的 MEC, 实现固定、移动网络的边缘融合,如图 4 所示。

移动网络普通业务流

MEC 需同时支持移动网络、固定网络、WLAN 等多种接入,其中 5G 网络 的边缘网关可通过 UPF下沉来实现。同时,MEC 可根据不同的业务类型和需求, 将其灵活路由至不同网络,缓解网络回传压力,实现面向固移融合的多网络协同 承载。同时,通过 MEC 支持多种网络共享统一部署的边缘 CDN 资源,或利用 固网已有的 CDN 资源(中心 CDN 或边缘 CDN),提升多网络用户的业务体验, 并实现用户在多个网络间移动切换时业务体验的一致性保障,实现面向固移融合 的内容智能分发。除此之外,MEC 为具备低时延、高速率、高计算复杂度需求 的新型业务应用(例如 AR/VR、园区本地应用等)本地化提供了部署运营环境, 并可满足企业用户对于统一网络通信以及定制化需求。

对于更低时延的 URLLC 类业务,可以根据其时延需求将 MEC 下沉到更靠 近网络边缘的位置,从而最大限度地消除传输时延的影响,满足毫秒级极低时延 的业务需求。

5G MEC 部署应根据业务应用的时延、服务覆盖范围等要求,同时结合网络 设施的 DC 化改造趋势,选择相应层级的数据中心,包括城域核心 DC、边缘 DC, 甚至接入局所。
###网络切片

网络切片是 5G 网络的重要使能技术,中国电信将采用软硬结合的多颗粒度 网络切片方案,满足不同业务类型、业务场景以及垂直行业的特定需求。

网络切片是端到端的逻辑子网,涉及核心网络(控制平面和用户平面)、无线接入网、IP 承载网和传送网,需要多领域的协同配合。不同的网络切片之间可 共享资源也可以相互隔离。网络切片的核心网控制平面采用服务化的架构部署, 用户面根据业务对转发性能的要求,综合采用软件转发加速、硬件加速等技术实 现用户面部署灵活性和处理性能的平衡;在保证频谱效率、系统容量、网络质量 等关键指标不受影响的情况下,无线网络切片应重点关注空口时频资源的利用效 率,采用灵活的帧结构、QoS 区分等多种技术结合的方式实现无线资源的智能调 度,并通过灵活的无线网络参数重配置功能,实现差异化的切片功能。

3GPP 定义的网络切片管理功能包括通信业务管理、网络切片管理、网络切 片子网管理。其中通信业务管理功能实现业务需求到网络切片需求的映射;网络 切片管理功能实现切片的编排管理,并将整个网络切片的 SLA 分解为不同切片 子网(如核心网切片子网、无线网切片子网和承载网切片子网)的 SLA;网络切 片子网管理功能实现将 SLA 映射为网络服务实例和配置要求,并将指令下达给 MANO,通过 MANO 进行网络资源编排,对于承载网络的资源调度将通过与承 载网络管理系统的协同来实现。

网络切片是端到端的服务提供,中国电信将着力打通从无线到核心、从 IP 承 载网到传送网的端到端服务,确保网络切片满足不同业务和垂直行业的需求,持 续关注和研究网络切片技术和应用,后续将加强网络切片的设计、编排以及管理 方面的研究,例如网络切片管理/网络切片子网管理与 MANO 以及承载网络的相 互协同。

承载网络

5G 对承载网的需求主要包括:高速率、超低时延、高可用性、高精度同步、 灵活组网、支持网络切片、智能管控与协同。

5G 承载网应遵循固移融合、综合承载的原则和方向,与光纤宽带网络的建 设统筹考虑,在光纤光缆、机房等基础设施,以及承载设备等方面实现资源共享, 形成中国电信差异化的竞争优势。

光缆网根据用户密度和业务需求统筹规划和建设,应成为固网和移动网的业 务的统一物理承载网络。中国电信的接入网光缆在 FTTx 网络建设后以环(接入 主干)+树形(配纤+引入)拓扑结构为主,可在此基础上充分利用现有光缆资源和光缆路由,服务于 5G 前传/回传网络,实现固移融合。

基于 5G RAN 架构的变化,5G 承载网由以下三部分构成:

  • 前传(Fronthaul: AAU-DU):传递无线侧网元设备 AAU 和 DU 间的数 据;
  • 中传(Middlehaul: DU-CU):传递无线侧网元设备 DU 和 CU 间的数据;
  • 回传(Backhaul: CU-核心网):传递无线侧网元设备 CU 和核心网网元间 的数据。

网方式分为以下三种场景:

  • C-RAN 大集中:CU/DU 集中部署在一般机楼/接入汇聚机房,一般位于 中继光缆汇聚层与接入光缆主干层的交界处。大集中点连接基站数通常 为 10~60 个。
  • C-RAN 小集中:CU/DU 集中部署在接入局所(模块局、PoP 点等),一 般位于接入光缆主干层与配线层交界处。小集中点连接基站数通常为 5~10 个。
  • D-RAN:CU/DU 分布部署在宏站机房,接入基站数 1~3 个。 目前中国电信 4G 网络已有超过半数基站采用 BBU 集中部署方式,积相当的工程建设和维护经验。实际部署时应根据现有光纤资源和机房条件,评估 建设的经济性和运维的便利性,选择 CU/DU 集中或分布部署方案;在资源条件 具备和保障无线网络可靠性前提下,优选 CU/DU 集中部署(C-RAN)的组网方 式,以节省机房租赁成本,实现基站的快速部署,提高跨基站协同效率。

针对 C-RAN 场景,推动设备厂商开发大容量机架式 DU 设备,以节省对机 房资源(如机架空间、电源、GPS 天面资源等)的占用,减少互联光纤及光接口, 便于实现跨基站协同;同时也需保证设备的可靠性、升级不中断网络、以及网络 的可维护性。

5G 需要将同步信号传输至 AAU,出于成本考虑,时钟源预计最低部署到 DU 位置,因此前传/回传承载须考虑同步信号的传输需求。当前同步以太网(SyncE)、 IEEE 1588 等同步传输技术可以满足 5G 基本业务同步精度需求(1.5us);针对跨 站协同等高精度同步需求(指标待定)的方案还需进一步研究。

参考资料

GB/T 40651-2021 信息安全技术 实体鉴别保障框架

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