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孙嘉琪1，李玉娟2，杨广铭1，尹远阳1
（1.中国电信股份有限公司广州研究院，广东 广州 510630；
2.中国电信集团公司，北京 100010）
【摘要】为了探讨5G承载网演进方案，从5G网络演进架构及5G承载网络指标关键需求入手，分析了对5G承载网的影响，提出了以业务为驱动的网络演进观点，最后对基于IP RAN的4G/5G统一承载解决方案进行了研究，给出了5G承载网演进方案建议，为运营商5G承载网的演进提供了参考。
1 引言
随着2020年5G正式商用进程的推进，移动通信已逐步走向5G时代。
在5G网络建设初期，由于频段较高、传播损耗较大等原因，很难做到全覆盖，存在NSA（Non-standalone）/SA（Standalone）多种组网架构选择。NSA非独立组网采用LTE与5G联合组网方式，利用现有覆盖良好的4G网络实现5G NR（New Radio，新空口）的快速引入，而SA独立组网则可以更好地体现出5G技术优势以提高服务质量，但对5G NR连续覆盖要求更高，引入周期长。目前3GPP标准组织优先考虑非独立组网模式，预计2017年底将首先完成非独立组网标准，随后在2018年7月完成5G独立组网相关标准[1]。
相应地，5G承载网的演进不仅需考虑带宽、时延等相关网络指标的满足，还需考虑5G承载的灵活组网、4G/5G共站承载及与现有网络的衔接等实际需求，4G/5G共存组网的统一承载是5G承载网演进中的关键问题。
本文首先对5G网络演进架构及5G承载网络指标需求进行了介绍，然后分析了对5G承载网的影响，提出了以业务为驱动的网络演进观点及基于IP RAN的4G/5G统一承载方案，最后对5G承载网演进方案进行了建议。
2 5G架构演进
2.1 核心网架构演进
4G时代，核心网大多采用省集中部署方式，面对5G多样化的业务需求，5G核心网将实现云化演进，根据低时延uRRLC（超可靠、低延迟通信）、eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大型机器类型通信）等不同业务需求集中部署或部分下沉（如图1所示），实现更加灵活的网络架构，具体为应用网关下移、协同就近转发、流量本地终结、去中心化趋势明显。
图1 5G核心网云化，按需下沉
2.2 基站架构演进
（1）架构变化
5G时代对4G BBU与RRU功能进行了重新切分，RAN划分为AAU（Active Antenna Unit，有源天线处理单元）、DU（Distribute Unit，分布单元）、CU（Centralized Unit，集中单元）部分。CU功能灵活部署，可与DU共址部署，也可集中云化部署在X86服务器上。
目前3GPP已完成AAU与DU、DU与CU之间切分接口的标准化，BBU的部分物理层处理功能与原RRU合并为AAU，BBU非实时部分分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务，BBU剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务[2]，如图2所示：
图2 5G RAN功能重划分
（2）5G新型前传接口-eCPRI
在架构演进的基础上，5G对基带处理功能与远端射频处理功能之间前传接口进行了新的定义。
4G时代前传接口基于CPRI协议，5G时代在大带宽、多流、Massive MIMO等技术发展的驱动下，传统前传CPRI接口对传输带宽要求太高，根据计算，5G CPRI流量在低频100 M/64T64R配置下将达到400 G，CPRI联盟为此对前传接口重新定义eCPRI标准，以降低带宽要求，eCPRI接口（5G AAU与DU/CU间接口）预计最大采用25 G接口，支持以太封装、分组承载和统计复用[3]。
2.3 5G架构演进对承载网影响
根据以上架构的演进，5G演进过程中，对承载网带来了以下变化：
1、 （1）无线核心网云化带来流量流向的多元化，4G时代，业务流量只有S1、X2两种类型，且S1流向固定，5G时代还将出现DC间流量，S1流量根据核心网部署位置的不同，存在多流向，承载网需实现统一承载。
2、 （2）5G RAN的部署方式，由于CU、DU功能的分离，带来多种组网方式，包括传统的D-RAN部署方式、BBU集中的C-RAN部署[4]方式及CU云化部署的Cloud-RAN（如图3所示）。当采用Cloud-RAN部署方式时，5G承载网被分割为前传（Fronthaul，AAU到DU）、中传（Midhaul，DU到CU）、回传（Backhaul，CU到核心网）三部分。相对于4G承载网，5G承载网增加了中传网络。
图3 RAN部署架构
3 5G承载网关键需求分析
3.1 4G、5G关键指标对比分析
承载网络指标包括带宽、时延、时钟同步等关键需求，表1对4G、5G关键指标需求进行了对比：
表1 4G/45网络关键指标对比
网络指标
5G
4G
带宽
5G低频基站带宽需求5 Gbit·s-1
（100 MHz、3cell@64T64R）
5G高频基站带宽需求20 Gbit·s-1
（800 MHz，3cell@2T2R）
150 Mbit·s-1—300 Mbit·s-1
（20MHz，3cell）
时延
eMBB业务：空口时延
