IPRAN的承载演进方案

发布时间:2019-08-22  作者:毛继平、马玉霞 中兴通讯  阅读量:

IPRAN(Radio Access Network,无线接入网)是指以IP/MPLS协议及关键技术为基础,主要面向移动业务的端到端的业务承载网络,由城域的接入设备、汇聚设备、核心设备、多种类型的CE(用户设备)等设备组成。从网络层次上看,IPRAN由接入层、汇聚层、城域核心层及MCE层组成。4G IPRAN承载业务有2G/3G/4G业务、专线业务,以及云网融合业务和动环监控。5G对承载网提出了更高更多的需求,IPRAN通过增加新功能,提高了性能,满足5G等多业务综合承载需求。

5G承载建设思路

承载网络指标包括带宽、时延、时钟同步等关键需求,从理论指标分析来看,5G网络相对于4G网络主要变化体现为:

-基站带宽需求大幅提升,预计为4G带宽的10~100倍;

-端到端时延需求缩短,主要体现在uRLLC超低时延业务,eMBB及mMTC业务相对于4G变化不大。

5G承载网的带宽需求除了理论需求值,还需综合分析用户行为、用户渗透率及新业务引入速度等相关因素。预测在很长一段时间,10GE接入环可满足绝大多数5G业务场景,对于一些高密集热点地区或大CRAN场景,根据流量情况可引入50GE/100GE接入环。

5G承载另一关键需求为超低时延业务的低时延需求。目前4G IPRAN现网可满足5G大部分业务的时延需求,对于时延要求严格的业务(如uRLLC),可通过网络架构的调整(按需核心网网关下沉)解决业务低时延需求。

通过现有IPRAN设备的升级,可满足5G网络承载的更大带宽、更低时延的通信需求,且IP网络天生具备灵活多连接等特性,从投资保护及4G/5G共站址的角度,通过对4G IPRAN承载网演进,实现4G/5G的统一承载是快速实现5G IPRAN承载的最佳方案,其目标架构图如图1所示。



未来5G应用逐渐多样化,如物联网、工业控制等业务,对网络的端到端服务保证需求增强。引入SDN技术不仅解决网络开放、集中管控的基本需求,而且可全程全网地协同调度网络资源,满足业务的大连接、端到端管控需求。

5G IPRAN承载演进方案

5G建设初期

5G网络建设初期,承载网前传部分主要通过光纤直连方式实现;回传部分仍采用IPRAN网络承载,在原4G IPRAN网络基础上演进,承载5G业务。 

接入层:5G网络发展初期主要考虑满足eMBB增强移动带宽业务需求,包括传统LTE业务延续、高清视频、VR(虚拟现实)等新业务。传统LTE业务的延续是eMBB初期的主要业务,业务流量及带宽需求仍会保持持续快速增长;VR/AR业务受产业链、业务生态等因素影响,预计一段时间内不会成为5G主流业务。综合考虑,接入层可采用新建或设备替换的方案进行演进。基础资源充足的区域,采用5G新型接入设备新建接入环;基础资源不足的区域,采用设备替换方式实现接入环的演进。初期接入环的带宽可选择10GE;中后期接入环带宽按需演进。

汇聚层:汇聚设备采用扩容高密度板卡或新建节点的方式演进,综合接入4G接入环和5G接入环。网络建设初期,上行采用N×10GE链路捆绑或100GE链路提升带宽。

核心层:IPRAN的本地网保持一对城域核心设备不变,可通过对现有核心设备板卡扩容满足初期4G/5G融合承载需求;或者采用新型核心设备替换老核心设备。一般城区本地网,建议取消汇聚核心设备,城区内汇聚设备直接上联城域核心设备,减少设备跳数、降低传输时延。

业务部署方案:业务部署方案沿用4G时代的PW(Pseudo Wire,伪线)+L3VPN方式。接入设备和汇聚设备之间采用PW,在汇聚设备实现桥接功能,进入L3VPN。外层隧道可采用LDP(Label Distribution Protocol,标签分发协议),具备条件的网络也可采用SR-BE(Segment Routing-Best Effort,尽力而为的段路由);东西向流量(X2)绕行汇聚设备进行转发。

5G发展成熟期

随着5G应用的快速发展,5G网络逐渐大规模部署,并提供完整的5G新功能新业务(切片、MEC等)。IPRAN网络架构继续沿用初期的三级架构,但要通过引入新单板新特性提供更强的网络功能和性能,从而支持更大规模、性能要求更严苛的5G应用。

接入层:5G成熟期,大带宽、实时监控类等业务得以大规模开展和部署,网络带宽需求增加。同时考虑建网方案和成本,新建接入环建议:CRAN采用50GE/100GE,DRAN采用25GE/10GE;待50GE模块成本降到可接受范围,再进行全网大规模部署。对于现网10GE接入环则按需进行链路带宽扩容。

汇聚核心层:网络架构维持初期形式不变,继续推动扁平化口字型组网。随着业务开展,带宽和容量需求逐渐增大,链路带宽基本以100/400GE或N×(100/400GE)为主;按需扩容新节点或现网设备扩容新板卡,比如大型城市流量大、环路多,则直接扩容核心节点,采用2T级别容量的单板,而中小地市流量相对较小,则在现网设备上扩容1T级别容量的单板;扩容节点直接采用5G新设备,扩容板卡采用5G新单板支持5G新特性。

5G将支持大量具有不同性能要求的垂直行业应用,这些应用对于时延、带宽和可靠性等方面的要求各不相同,差异很大。因此,通过网络切片降低建网成本,使能自动化业务配置和灵活调度、使能自动化运维等需求逐渐凸显出来。5G承载网也将逐步引入新技术,提供灵活可靠的业务承载能力:

-FlexE(Flexible Ethernet):隧道隔离、VPN隔离和QoS调度等是常用的软切片方案;针对特定的网络切片需求,可采用FlexE技术,基于硬管道为特定的业务提供硬切片承载方案。

-EVPN(Ethernet VPN):将L3VPN与L2VPN统一到EVPN,简化协议。

-SR(Segment Routing):通过对原4G IPRAN设备的改造,逐步实现4G承载网络设备支持SR功能,从而在5G承载网中全面引入SR隧道承载业务,实现业务灵活部署。

-在承载网中部署SDN控制器,提升网络智能运营和维护能力,实现网络能力的开放;接入、汇聚及核心设备上部署Telemetry技术,实现网络自动监控运维。

业务部署方案:业务部署采用L3到边缘的HoVPN(Hierarchical VPN)方案。SR隧道包括SR-BE和SR-TE,SR-BE可以在网络内所有节点之间自动建立Full Mesh的SR-BE隧道,不需要人工或者控制器触发,可以满足大连接需求。SR-TE可以利用控制器指定隧道的路径,通过在隧道头节点压入路径标签栈信息,实现隧道路径的可规划性,达到流量工程的目的。

IPRAN承载网络方案立足4G承载,支持向5G承载逐步演进,实现4G/5G共承载;按需引入SR/EVPN、FlexE、SDN等新技术和功能,全面支持5G网络架构和演进,为5G业务提供灵活、超宽、智能、可持续演进的承载网络。


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