5G承载的挑战、架构和关键技术趋势

　　5G是一个面向多应用场景的融合网络，相对于4G，5G的“万物互联”将带来革命性的网络体验和新的商业应用模式，催生eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超高可靠低时延通信）和mMTC（海量物联网）等应用。据预测，未来5G网络的移动数据流量将比4G网络增长500~1000倍，典型用户数据速率提升10~100倍，峰值传输速率可达10Gbps或更高，端到端时延缩短5~10倍，网络综合能效提升1000倍。5G的“极高”性能要求推动无线、核心网和承载网的架构重构和技术创新。本文重点讨论5G承载网络架构和方案。

5G承载网络架构如图1所示。

　　在这个架构下，核心网云化、C/U分离、数据面切片分布式部署，网络更加扁平化。RAN架构也发生重构，RAN的功能可被重构为CU、DU和AAU三个功能实体，承载网分为前传（Fronthaul）、中传（midhaul）和回传（Backhaul）三部分。5G对承载网的带宽、时延、灵活连接、可靠性和SDN网络能力开放提出了更高的需求，主要挑战如下：

●　前传和中传网：5G的前传、中传对承载网的时延要求非常高。按照目前的技术预估，前传传输时延的预算不超过30µs，中传的时延需求不超过150µs；传统分组传送网采用存储转发的队列调度机制，单节点非拥塞转发时延在30~100µs，难以满足要求，必须引入新的低时延转发技术。

●　回传网：带宽增加10倍以上，流量模型从汇聚为主变为全mesh。4G&5G网络融合的双连接、基站的站间协同、核心网云化部署的负载均衡和多归属备份需求，使得流量更加复杂和动态，要求承载网具备足够的带宽扩展能力，提供灵活的Mesh业务连接。

●　超高精度时间同步：5G的超短帧、载波聚合和COMP多点协同技术引入，驱动时间同步精度提升一个数量级，从4G的±1.5µs提升到±130ns。

●　网络切片：核心网和RAN采用基于SDN/NFV的云化切片架构，按照应用场景进行切片，不同的功能切片对带宽、时延、网络功能和可靠性的要求不同。5G承载网是5G端到端业务路径的一部分，必须满足多场景下不同业务的需求，同时5G是一个开放网络，可以提供面向垂直行业和租赁业务的应用需求，要求承载网络支持5G切片网络的业务隔离和独立运维需求，为不同类型的业务分配不同类型的承载网切片，每个承载网切片象一个独立的物理网络一样。

　　针对5G网络的承载需求，中兴通讯创新地提出了Flexhaul产品解决方案。Flexhaul是针对5G承载的端到端网络解决方案，Flexhaul方案整合L0到L3的网络功能于一体，提供可扩展的大带宽、低时延、L3到边缘的灵活业务寻址能力。方案主要特点如下：

●　采用同一套设备，面向5G前传、中传和回传业务提供端到端的传送解决方案，可以根据网络的需求进行灵活部署。

●　支持IP+光的扁平化网络架构，支持FlexE over DWDM实现多波长、多链路的带宽绑定扩展组网容量，极大地增强了带宽的灵活扩展性，降低了初期建网成本。

●　采用创新的FlexE Tunnel技术将FlexE的组网能力从接口级扩展到网络级，支持FlexE时隙交换、OAM和快速保护倒换技术，可以在以太网上创建虚拟的切片网络，切片链路类似电路管道，具备超低时延和超低抖动的特性；切片的链路带宽可以按照5G为颗粒度灵活配置，不同切片之间严格业务隔离。

●　采用Segment Routing源路由技术，配合SDN的智能流量工程以应对5G核心网、基站云化带来的泛在灵活连接需求，满足L3下沉到基站带来的Mesh泛在组网要求。Segment Routing实现业务实例数与网络的解耦，大大提升了网络支持Mesh泛在连接的能力和扩展性。Segment Routing技术非常便于与SDN技术融合，SDN可以通过网络的流量和拓扑资源的情况，集中计算出符合业务需求的最佳转发路径，把路由信息下发给源节点即可，不需要对转发路径上的其他节点进行控制或者信令交互，从而极大地提升了网络的控制性能。

●　支持承载转发面、控制面和管理面的切片，转发面采用FlexE Tunnel进行切片，每个切片有自己的独立拓扑，可以根据业务的需求，选择不同的L2/L3网络协议，如Segment Routing、MPLS-TP等，不同切片有自己的控制和管理面平面，通过与无线和核心网切片网络的协同，提供端到端5G的切片解决方案，满足5G垂直行业应用的多场景、多租户的应用需求。

●　提供端到端高精度时间同步技术，包括基于共模共视的高精度时间源，支持高精度时间戳、相位检测等技术的承载设备，以及智能时钟时间的网络控制技术，满足5G基站的新型空口、站间协作和基站定位服务的应用需求。

　　中兴通讯凭借对5G通信网络的深刻理解和深厚技术积累，目前在5G Flexhaul产品的研发已取得了较大进展，在2017年上海世界移动通信展（MWC）上，中兴通讯发布了5G Flexhaul接入层预商用产品ZXCTN 609，并在现场进行了业界首次FlexE Tunnel技术演示：通过FlexE Tunnel创建的不同网络切片，业务严格隔离、互不影响；单节点最小转发时延小于0.5µs，快速故障保护倒换时间小于1ms，这些性能指标在以太网上创造了历史纪录，满足了5G前传、中传和回传对超高可靠和低时延承载的需求。

　　目前中兴通讯全方位推进5G承载解决方案的产品研发和试点工作，作为5G时代的引领者，中兴通讯将持续在5G承载的技术、方案和设备研制上创新，为运营商提供有竞争力的高性价比解决方案。5G建设，承载先行，中兴通讯已经为此做好了充分的准备！