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运营技术广角
面向 5G 承载的 IP RAN 演进及关键技术
何晓明
1
,岳萍
2
,卢泉
1
,尹远阳
1
(1. 中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院,广东 广州 510630;
2. 中国电信集团有限公司,北京 100032)
摘 要:IP RAN 需要适配 5G 网络架构的变化,满足 5G 定义的 eMBB、uRLLC、mMTC 等多业务差异化承
载需求。“大带宽、低时延、灵活连接”网络能力是面向 5G 承载的 IP RAN 的基本要求。首先分析了 5G 业务
需求和网络架构特性,提出面向 5G 承载的 IP RAN 演进方案,然后对 5G 承载的 IP RAN 关键技术进行研究
和试验验证,为 5G 大规模商用化部署提供支撑和建议。
关键词:5G 承载;IP RAN;SR;EVPN;网络切片
中图分类号:TN915.41
文献标识码:A
doi: 10.11959/j.issn.1000−0801.2020001
Evolution and key technologies of 5G-oriented IP RAN
HE Xiaoming
1
, YUE Ping
2
, LU Quan
1
, YIN Yuanyang
1
1. Intelligent Network and Terminal Research Institute, China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China
2. China Telecom Corporation, Beijing 100032, China
Abstract: IP RAN need to adapt to the changes of 5G network architecture to meet the differentiated bearing re-
quirements of eMBB, uRLLC and mMTC services defined by 5G. The network capabilities of “large bandwidth, low
latency, flexible connection” are the basic requirements of IP RAN for 5G bearer. Firstly, the characteristics of 5G
services and network architecture were analyzed, and the 5G-oriented IP RAN evolution scheme was proposed. Then,
the key technologies of 5G-beared IP RAN were investigated and tested to provide support and suggestions for
large-scale commercial deployment of 5G.
Key words: 5G bearer, IP RAN, SR, EVPN, network slicing
1 引言
5G 能够丰富人们的文化娱乐生活,加快经济
发展和社会进步,开启“万物互联”时代的到来。
ITU 为 5G 定义了 eMBB ( enhanced mobile
broadband,增强移动宽带)、uRLLC(ultra reliable &
low latency communication,超低时延高可靠通
信)、mMTC(massive machine type communication,
大规模机器类通信)三大应用场景
[1]
。5G 承载带
宽相比 4G 提升 10 倍,时延是 4G 的 1/10,连接
数量相比 4G 提升百倍,对 5G 承载网的性能要求
提出了挑战
[2]
。与此同时,5G 无线接入网(radio
收稿日期:2019−03−12;修回日期:2019−10−12
运营技术广角 ·126·
access network,RAN)形成多种架构标准,存在
集中单元(centralized unit,CU)、分布式单元
(distribute unit,DU)合设和分离等多种部署方式
[3]
。
5G 核心网将向服务化架构演进,实现基于
SDN/NFV 的架构重构,相比 4G 的变化主要体现
在核心网云化、控制和转发分离、用户面功能(user
plane function,UPF)分布式部署等特征
[4-6]
。同
时,5G 核心网还引入移动边缘计算(mobile edge
computing,MEC),实现内容、服务和应用的本
地化、分布式部署,大幅降低时延、减少网络传
输开销、提升业务体验
[7-8]
。因此,5G 网络连接
相比 4G 更为复杂,5G 承载网需要提供更加灵活
的网络连接能力,流量流向的多元化需求推动着
5G 承载网向网状网转变。满足“大带宽、低时延、
灵活连接”网络能力是 5G 承载的基本要求。5G
网络全面部署是极为复杂的系统工程,须谋定而
后动,但“5G 商用、承载先行”的理念已是全球
运营商的共识。总体看来,5G 将全面推动承载技
术迎来新一轮发展契机,5G 承载已成为业界关注
的焦点。
IP RAN 是以 IP/MPLS 协议为基础的电信级
承载网络,已成为全球移动运营商 4G 回传主流承
载方式,在全球范围得到广泛部署。同时,IP RAN
在 4G 回传承载所积累的丰富的运维管理经验也
为未来 5G 承载部署打下了坚实基础。本文首先分
析 5G 业务和网络架构特性,提出面向 5G 承载的
IP RAN 演进方案,然后对 5G 承载的 IP RAN 关
键技术进行研究和试验验证,为 5G 大规模商用化
部署提供支撑和建议。
2 面向 5G 承载的 IP RAN 演进
2.1 5G 三大业务场景差异化需求
在 ITU 为 5G 定义的 eMBB、uRLLC、mMTC
这 3 类典型的业务场景中,5G 承载所面临的挑战
各不相同。
(1)eMBB 主要面向超高清视频、虚拟现实
(virtual reality,VR)/增强现实(augmented reality,
AR)、高速移动上网等大流量移动宽带应用,关
键性能指标包括 100 Mbit/s 用户体验速率(热点
场景可达 1 Gbit/s)、每平方千米数十 Tbit/s 的流
量密度、时速高达 500 km 的移动性等。其中,
AR/VR 这类沉浸式体验对时延的要求在 10 ms 量
级。单用户移动接入带宽可类比当前的固定接入
带宽,接入速率相比 4G 网络增长了 10 倍,对承
载网提出了超大带宽需求。
(2)uRLLC 主要面向工业控制、无人机控制、
自动驾驶等应用,要求承载网具有超低时延和高
可靠性能力,自动驾驶、实时监测等要求毫秒级
的时延,某些先进制造过程自动化对时延要求在 10
ms 以内,而且对操作控制要求 100%的可靠性。
当前网络架构和技术在时延保证方面存在不足,
需要网络切片、低时延网络等技术突破,承载网
面临设备硬件、软件、架构等全面挑战。
(3)mMTC 应用主要面向行业基于传感器的
数据采集和远程控制,涵盖工业、农业、生态环
境等方方面面的物联网应用,同时呈现行业多样
化和差异化,要求网络能提供“无处不在”的海
量连接能力。
2.2 5G 网络架构演进
3GPP 标准化组织提出了面向 5G 无线接入网
的功能重构方案,引入集中单元和分布式单元分
离架构。相对于 4G RAN 的基带处理单元(base
band unit,BBU)和射频拉远单元(radio remote
unit,RRU
)两级结构,5G 新空口 gNB 可采用
CU、DU 和有源天线单元(active antenna unit,
AAU)三级结构。5G RAN 的 CU 和 DU 存在多
种部署方式,当 CU、DU 合设时,5G RAN 与 4G
RAN 结构类似,相应承载也由前传和回传两部
分构成;当 CU、DU 分设时,相应承载将演进
为前传、中传、回传三级结构。随着 5G 大规模
商用,将推动 5G 无线接入网向 CU 和 DU 分离
的云化 RAN 部署。
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