5G发展对承载网的需求分析

　作为新一代通信标准，5G当仁不让地成为业界当前的焦点。3GPP将5G技术标准制定分为两个阶段：phase 1（Rel-15）和Phase 2（Rel-16）。在2017年3月初召开的3GPP RAN第75次全体大会上，正式通过了5G加速的提案，Phase 1既需要完成5G空口标准，还要完成核心网标准并能为新空口提供服务，即具备独立能力。这意味着5G标准化时间点将前移，第五代移动通信技术有望比设想更早到来。一些领先的运营商已宣布将在2017年推出预商用5G服务。

　　5G是一个真正意义上的多场景融合网络，它将是ICT最重要的基础，其发展方向以“人的体验”为中心，在终端、无线、网络、业务等领域进一步融合及创新，将为“人”在感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。为此，5G承载网将在网络带宽、连接密度、时延、同步、成本及效率上有更高的要求。

带宽的巨大提升

　　ICT时代，移动智能终端及云应用等将催生数据流量持续爆炸性增长，无线网络将支持超大数据流量，5G无线基站采用Massive MIMO、CoMP和高阶调制等技术极大提升频谱利用效率，同时通过引入新的空口频谱来增加频谱带宽，单基站带宽提升数十倍。以64天线、16流、100MHz、S111的5G低频基站为例，单基站的均值带宽需求超过2Gbps，峰值带宽需求超过6Gbps，如果一个环接入6个这种类型的基站，那么环的带宽需求约20Gbps（1个基站达到峰值带宽，其他基站都为均值带宽）。在实际部署中，基站的天线数、流数、频谱带宽会发生变化，基站的密度也将和具体的覆盖面积、业务实际需求关联，此外，5G高频基站也会引入额外的带宽需求。在上述因素的影响下，承载网除了需要提供更大的接口带宽，还需要具备带宽平滑扩展的能力（如通过多链路、多波长捆绑扩展线路容量）以应对未来带宽需求的不确定性。

差异化的时延要求

　　ITU-R对5G应用场景的划分，分为增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、超高可靠低时延通信（uRLLC）三类，覆盖移动通信、超高清视频、云办公和游戏、VR/AR、智能穿戴、智能家居、智慧城市、工业自动化、自动驾驶、高可靠应用等各类应用，但每种应用对时延的要求各异，其中以uRLLC场景下时延最为严格。根据NGMN建议，uRLLC场景下单向端到端时延不超过1ms，同时3GPP定义uRLLC空口时延为0.5ms，再考虑到核心网处理的时延，预计留给回传网的时延指标将在100µs左右，对5G承载前传、回传都提出了巨大挑战。

超高精度时间同步

　　5G新的帧结构要求±390ns时间同步准度；在inter-site CA和基站联合发送对同步提出更高要求，要求±130ns时间同步准度，此时对承载单节点精度要求达到±5ns；同时，高精度定位视定位精准而言对同步亦有要求。

网络切片

　　5G时代，运营商需要一个统一运营、统一部署和统一操作的网络架构，RAN控制域、回传网控制域、核心网控制域三域协同，实现“云、管、端”的全业务控制与运营。通过SDN/NFV技术的部署，优化数据传输路径，控制业务数据靠近转发云和接入云边缘，有效降低网络传输时延；通过构建面向业务的网络能力开放接口，满足业务的差异化需求并提升业务的部署效率；通过网络编排与管理系统针对具体场景需求对网络分片，实现一种面向业务场景按需适配的网络架构；引入SDN技术，构建面向业务的网络能力开放平台。

　　同时，SDN/NFV针对具体场景需求，具备功能剪裁及资源分片的能力，并在其上进行各自的业务应用、业务控制，实现面向业务场景的按需适配的网络架构，满足5G多样化场景的差异化需求，实现网络能力的开放，提供全新的运营模式和盈利空间。

5G C-RAN的酝酿

　　在部分密集组网场景下，5G阶段采用C-RAN架构更便于实现灵活的无线资源管理和功能灵活部署，满足移动边缘计算的需求，便于软硬件解耦，进一步增强无线网的软件化能力。然而，如果5G前传仍采用CPRI接口方案，则带宽、时延需求都远远超过4G，目前业界已达成基本共识，5G前传接口不适合继续沿用CPRI，需考虑新的前传接口方案。同时，业界普遍认为5G C-RAN中的BBU将被重构为CU和DU两个功能实体，CU设备主要包括非实时的无线高层协议处理功能，也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署，DU设备主要处理物理层功能和实时HARQ流程、载波聚合等，部分物理层功能也可下移至AAU实现，以大幅减小RRU/AAU与DU之间的传输带宽，降低传输成本。CU和DU之间的带宽特性接近回传网，DU和RRU/AAU之间接口的标准化还没有达成共识，目前业内有NGFI、eCPRI等各类方案，可能要等到5G新空口协议栈足够成熟和稳定后才会最终确定。

泛在连接

　　在移动网络向5G演进的同时，网络重构也在进行。集中式的核心网演变成分散式核心网，将以前距终端较远的核心网用户面下沉，基于虚拟化技术将核心网物理实体分离成多个虚拟网元，分布在网络中，进行云化部署。5G核心网的用户面vEPC将会下沉，分散部署，因为5G业务锚点也将分散在网络当中，回传网不仅需要解决业务锚点动态选择的需求，更要解决网络重构、云化之后的云间流量需求。

　　5G对承载网络的要求较历代移动通信系统有着显著差异和提升，作为5G网络的基石，承载网需要引入新的承载接口、技术和网络控制能力，适应各种网络架构，提供大带宽、差异化时延、超高精度时间同步、网络切片、开放协同的能力，满足未来网络持续演进的需求。