1.2 5G时代承载网的需求
1.2.1 5G业务场景及网络架构的变化
1. 5G新场景
“4G改变生活,5G改变社会”印证了人们从未停止对更高性能移动通信能力和更美好生活的追求。4G时代是数据业务爆炸性增长的时代,随着智能手机的普及和互联网消费的发展,从衣、食、住、行到医、教、娱乐,人们的日常生活获得了极大的便利。5G的愿景是开启一个万物互联的新时代,它将实现人与人、人与物、物与物的全面互联,渗透各行各业,让整个社会焕发前所未有的活力。
如图1-3所示,ITU-R(International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector,国际电信联盟无线电通信部门)定义了5G的三大典型业务场景,详细描述如下。
◆eMBB(enhanced Mobile Broadband,增强型移动带宽)是在现有移动宽带业务场景的基础上,对用户体验的进一步提升,追求的是人与人之间极致的通信体验。eMBB主要面向超高清视频、VR(Virtual Reality,虚拟现实)、AR(Augmented Reality,增强现实)、高速移动上网等大流量移动宽带应用。
◆mMTC(massive Machine-Type Communication,大连接物联网,也称海量机器类通信)致力于物与物的信息交互。mMTC主要面向以传感和数据采集为目标的物联网应用,具有小数据包、海量连接、多基站间协作等特点,可实现连接数从亿级向千亿级的跳跃式增长。
◆URLLC(Ultra-Reliable and Low-Latency Communication,超可靠低时延通信)满足人与物之间的通信需求。URLLC主要面向车联网、工业控制等垂直行业,具备超低时延和高可靠的特点。
图1-3 5G三大典型业务场景
在上述定义的引领下,越来越多适应各行各业特点的5G应用业务应运而生。为了向这些业务提供高效、灵活的传输服务,新一代承载网必须具备以下两大关键技术特征。
第一是网络切片。因为承载网覆盖广、规模大,且建设投资周期长,为匹配不同业务建立多张架构独立的承载网是很难实现的,所以新一代承载网必须支持网络切片能力。通过对物理网络进行资源切片划分,运营商能够在一个物理网络之上构建多个专用的、虚拟的、隔离的、按需定制的逻辑网络,各逻辑网络具备独立的网络资源。网络切片能够更好地满足各行业场景下的不同业务对网络SLA(Service Level Agreement,服务等级协定)不同的服务质量要求,更好、更快速地提供新型业务的部署能力。
第二是灵活连接能力。在5G时代,核心网云化是大势所趋,MEC(Multi-access Edge Computing,多接入边缘计算)和边缘云将更多地下沉到网络的边缘,因此城域承载网上的业务将由传统点到点连接演变为按需、灵活、Mesh的全连接。业务模型演进驱动网络的业务承载能力发生变化,传统的城域L2组网模式无法匹配业务云化的要求,具备全网灵活L3业务调度能力的城域网是开展多业务承载的关键。
与此同时,5G无线网络、核心网架构的变化,以及5G网络管控能力的高要求,对5G承载网架构也产生了较大影响。
2. 5G新空口关键技术
为了满足5G三大典型业务场景的需求,5G在无线空口物理层中采用了大规模天线阵列和新的编码技术。
大规模天线阵列(Massive MIMO)技术是5G的关键技术之一,通过海量天线阵列组成的天线系统实现多发多收。海量天线阵列可以将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化,从而实现高的通信容量和频谱利用率,达到近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。在目前的5G系统中,大规模天线阵列技术可以通过增加多个射频的接收和发射通道,在基站天线上实现64个收发通道,达到更好的无线传播性能。
在编码技术方面,5G在数据信道和控制信道上分别采用了不同的编码技术。数据信道编码采用了LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码,而在控制信道编码中采用了极化码(Polar Code)[2]。LDPC码最早在20世纪60年代由罗伯特·加拉格尔(Robert Gallager)在他的博士论文中提出,1995年,戴维·麦凯(David Mackay)和拉德福德·尼尔(Radford Neal)等人提出了可行的译码算法,从而进一步发现了LDPC码所具有的良好性能。极化码是由埃达尔·阿利坎(Erdal Arikan)于2007年基于信道极化理论提出的一种线性信道编码方法,是迄今为止发现的唯一一类能够达到香农极限的编码方法,并且具有较低的编译码复杂度。极化码的编码策略利用了信道极化的特性,在无噪信道上传输用户的有用信息,而全噪信道只传输约定的信息或者不传输信息。
对承载网技术,5G的新空口提出了更大带宽和更高精度时间同步的需求。与标准频宽为20 MHz的4G基站不同,5G基站频宽可超过100 MHz甚至达到1 GHz。以5G低频基站为例,频宽可以达到200 MHz。另外,在应用Massive MIMO技术后,天线通道数可提升至128甚至更多。5G更宽频谱资源和无线空口新技术的引入,使得单站点带宽大大提升,低频单站峰值速率超过5 Gbit/s,高频单站峰值速率超过20 Gbit/s。因此,基站回传接口采用了10GE或者25GE的大容量接口,回传网络需要满足超大带宽传输需求。此外,基站间协作CoMP(Coordinated MultiPoint,协作多点)发送/接收以及CA(Carrier Aggregation,载波聚合)等技术的应用,要求基站间满足百纳秒级的超高精度时间同步指标。根据3GPP TS 38.104,针对低频基站,频带内连续CA要求基站间时间同步精度达到260 ns,针对高频基站,频带内连续CA要求基站间时间同步精度达到130 ns。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术和发射分集,要求时间同步精度达到65 ns。相应地,传输网络需具备更高精度的时间传送能力。
3. 5G RAN架构的变化
5G时代,RAN(Radio Access Network,无线电接入网)架构有新的变化。5G基站部署密度增大,基站选址压力增大,传统的分体式宏站部署模式即RRU(Remote Radio Unit,射频拉远单元)-BBU(Building Baseband Unit,室内基带处理单元),会逐步向C-RAN(Cloud-RAN,云化无线电接入网)部署模式演进,即RRU-Cloud BB。同时,随着无线频谱资源利用率的提升及Massive MIMO技术的发展,传统RAN架构下的CPRI(Common Public Radio Interface,通用公共无线电接口)难以承载巨大的带宽,需要进行架构重构,重构总体思路如图1-4所示。
图1-4 5G RAN重构
注:EPC为Evolved Packet Core,演进型分组核心(网);CN为Core Network,核心网;CP为Control Plane,控制面;UP为User Plane,用户面;L2-NRT为Layer 2 Non Real Time,二层非实时;L2-RT为Layer 2 Real Time,二层实时。
重构之后,5G的BBU功能被划分为CU(Central Unit,集中单元)和DU(Distributed Unit,分布单元)两个功能实体,5G C-RAN包含前传(RRU-DU)和中传(DU-CU)两级架构,如图1-4所示。CU与DU功能以处理内容的实时性为依据进行切分,CU设备主要处理非实时的无线高层协议栈功能,DU设备则主要处理物理层功能和实时性需求的L2功能。RRU主要负责射频处理,然后将处理后的信号送至DU。为了节省RRU与DU之间的传输资源,部分物理层功能也可上移至RRU实现。CU和DU之间有多种可能的功能切分点,图1-5给出了8种选项。Option 1切分点代表RRC(Radio Resource Control,无线电资源控制)处于CU,而PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议)、RLC(Radio Link Control,无线链路控制)协议、MAC(Medium Access Control,介质访问控制)、PHY(Physical Layer,物理层)和射频处理等均放在RRU-CU上,Option 8切分点代表射频处理放在RRU-DU上,其他所有的上层处理均放在CU上。不同的功能切分点对应不同的业务传输需求(如带宽、时延等因素)、接入网设备实现要求(如设备的复杂度、池化增益等)以及协作能力和运维难度等。
图1-5 5G空口协议功能切分选项
为了支持CU、DU以及RRU之间的传输,传输网络重构为三个部分,即前传、中传和回传,具体如图1-6所示。
这一架构可依据场景需求灵活部署CU和DU功能实体,主要支持CU/DU一体化或者CU/DU分离两种方案。集中化部署C-RAN架构可同时支持CU/DU一体化及分离的方案,即在统一的C-RAN架构下,协议栈功能可以在CU/DU进行灵活部署。在CU/DU分离的方案中,CU可以部署在较高位置,既兼容完全的集中化部署,又在最大化保证协作能力的同时,适当降低对传输网络的要求。在CU-DU-RRU的前传C-RAN架构下,5G承载网既可前传、中传,又可回传,从而实现多业务支持。网络部署中,大部分场景为CU与DU合设部署在同一个集中点,因此,对5G来说,仍然是前传和回传场景最为重要,中传场景相对较少,而且由于中传需求与回传类似,可以采用同一种传输技术。
图1-6 5G传输网络三级架构
5G以C-RAN架构为主,对回传网络架构也产生了重要影响。回传网络接入层部署位置提升,接入层设备数量相比4G大大减少,但单设备需要接入CU池,对容量要求更高。例如在4G时代,接入层设备容量以16~48 Gbit/s为主,而在5G时代,接入层设备容量以160~320 Gbit/s为主,核心层设备容量以25.6 Tbit/s为主。
4. 5G核心网架构的变化
5G承载的业务种类繁多,业务特征各不相同,对网络的要求也各不相同,同时对网络架构提出了更高的要求。因此,5G核心网架构在设计时充分考虑了5G的需求、场景和指标要求,采纳并结合了IT和互联网领域前沿的思想及技术,在4G核心网的基础上进行了革命性的重新设计。通过引入SBA(Service-Based Architecture,基于服务的架构),整个系统通信能力在大幅提升的同时,也具备了IT系统的灵活性。通过引入单一的数据面网元等方式,实现了极简的架构设计,将网络架构压缩为两级,尽可能提升数据转发性能,提高网络控制的灵活性。相较于4G网络,5G核心网呈现出“四化”特征,具体说明如下。
第一,原子化。通过控制与转发分离,实现了数据转发能力和会话控制能力的独立和拆分。最终,网元数量从4G时代的4个扩展到5G时代的12个,每个网元的职能更加原子化、更加专一。
第二,服务化。核心网各网元的功能被拆成一个个相对独立、业务逻辑完整的服务单元,网元与网元之间的信令交互转变成服务能力的调用。基于服务化的设计推动了网元能力的整合,有利于网元以服务为单元进行功能增强与迭代。
第三,总线化。借助服务化的设计理念和服务化的接口协议,各网元之间的连接打破了原有的点对点连接模式,形成了总线式的互访架构,使得网元的能力和信息得到最大化的共享及复用。
第四,模块化。在切片技术的助力下,整个核心网不再是one-fit-all的固化的、单一的核心网,而是可以根据业务需求,灵活组合所需的专属网元以及各网元必需的服务组件,从而形成多切片共融的一个核心网。
如图1-7所示,5G核心网的UPF(User Plane Function,用户面功能)网元和应用服务器可以根据具体业务需求进行灵活部署。多接入边缘计算技术将传统的云计算能力下沉,相关设备可能部署至城域接入层,从而提升边缘计算能力。边缘计算设备之间的流量需就近转发,这就要求城域承载网的L3功能同步下沉至汇聚层,甚至接入层。城域承载网L3域大幅扩张,将对组网造成较大影响。
图1-7 5G核心网架构
5G核心网架构和网元功能以及部署位置的变化,要求承载网支持更为灵活的连接能力,实现网络不同层次的网元之间的路由。为了实现上万节点大规模网络的灵活路由,需要将集中式路由和分布式路由相结合,引入新的路由技术。
5. 5G网络管控的新要求
5G核心网将基于现有的4G技术框架进一步演进,引入移动SDN/NFV(Network Functions Virtualization,网络功能虚拟化)和网络切片等新型技术。SDN/NFV实现对资源的虚拟化抽象,网络切片实现对资源的隔离和分配,从而满足差异化的虚拟网络要求。
在5G时代,除了基本的带宽、时延、连接的需求外,如何通过网络管控简化业务布放,也是承载网需要关注的问题,具体可以分为以下几个方面。
第一,按需连接。5G时代的无线网、核心网连接将会变得更加复杂,且云化之后的无线网、核心网网元要求实现分钟级的快速部署,这就要求与其配套的承载网也要以敏捷的方式提供分钟级的自动化连接服务。
第二,网络切片自动化管理。网络切片的自动生成需要承载网根据其差异化的SLA需求,自动计算承载路径,分配网络资源;同时,网络切片的生成、调整、删除全生命周期的自动化管理,也需要承载网的管控系统提供支撑。
第三,专线业务跨域快速布放。当前,专线业务部署效率较低,原因是依赖人工规划和人工配置,尤其是在跨自治域和跨厂商的场景下,还涉及不同参与方的管理协调。因此,如何通过网络管控提高跨域业务的布放效率也是业界关注的焦点之一。
综合上述几点需求,5G承载网应同步考虑引入控制器及Orchestrator(业务编排器),通过定义标准接口及信息模型来实现各层解耦和端到端切片管控。同时,还要考虑管控系统管理大三层网络时如何提升性能。
总的来说,5G新空口中低频广域覆盖和高频热点覆盖的特征,新核心网中基于服务的架构、控制面用户面分离和网络切片的特征,驱动着5G系统新的承载网和新的承载网技术的发展。
1.2.2 城域承载网的需求
5G商用,承载先行。5G业务能否达到预期目标,承载网起着至关重要的作用。相比于4G承载网,5G承载网将面向多业务、多场景构建融合网络,数据速率进一步增长,同时吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面的性能也将显著提升。5G对承载网的性能指标、灵活性、可扩展性提出了更高的要求,主要体现在以下几个方面。
1. 大带宽需求
5G引入了更宽的频谱资源和无线空口新技术,使得单站点带宽大幅提升。因此,承载网和接口需要满足超大带宽传输的需求。
对于5G回传,低频用于广覆盖,高频主要用于盲点扫除以及热点覆盖。假设频谱资源的低频频宽为100 MHz,高频频宽为800 MHz,小区带宽按照“频宽×频谱效率×(1+封装开销)×TDD下行占比”来估算,则单小区低频峰值带宽估算为100 MHz×40 bit/Hz×1.1×0.75=3.3 Gbit/s,单小区低频均值带宽估算为100 MHz×10 bit/Hz×1.1×0.75×1.2=0.99 Gbit/s;单小区高频峰值带宽估算为800 MHz×20 bit/Hz×1.1×0.75=13.2 Gbit/s;单小区高频均值带宽估算为800 MHz×5 bit/Hz×1.1×0.75=3.3 Gbit/s。根据NGMN(Next Generation Mobile Network,下一代移动网络)联盟的建议,一个三扇区的基站,其峰值带宽、均值带宽可分别由如下公式计算得出:
基站峰值带宽=1×小区峰值带宽+2×小区忙时均值带宽
基站均值带宽=3×小区忙时均值带宽
因此,当基站三扇区均考虑低频时,峰值带宽约为5.28 Gbit/s,均值带宽约为2.97 Gbit/s;当基站三扇区均考虑高频时,峰值带宽约为19.8 Gbit/s,均值带宽约为9.9 Gbit/s。综上所述,5G低频单站回传带宽将超过5 Gbit/s,高频单站回传带宽接近20 Gbit/s,远远大于4G LTE(Long Term Evolution,长期演进技术)基站百兆比特每秒级的峰值带宽。
对于5G基站,按照站型不同,其回传采用10GE接口甚至25GE接口才能满足带宽需求。相比4G基站回传采用GE接口,5G基站的接口速率提高了10倍以上,与此同时,5G回传网络的速率也相应提高,接入环—汇聚环—核心环的速率由4G回传网络的10GE—N×10GE—100GE提高至50GE—100GE—N×200GE。
对于5G前传,RRU-DU的接口如果继续沿用CPRI,接口带宽与频谱带宽、天线通道数之间是线性关系,随着频谱带宽及天线通道数的增加,CPRI接口带宽会线性增加。以5G低频基站100 MHz频宽、128天线通道为例,其CPRI接口带宽将超过500 Gbit/s,而且速率固定,与基站实际负荷无关。为了适应5G基站的新需求,IEEE 1914工作组以及CPRI联盟均从传输层的角度定义了新的前传接口eCPRI(enhanced Common Public Radio Interface,增强型通用公共无线电接口),特点是采用以太网进行数据的封装与传输。在此基础上,O-RAN(Open Radio Access Network,开放式无线电接入网)联盟进一步从无线层面完整定义了RRU和DU之间需要通信的各类消息、流程等,从而得到完整的前端传输的接口。O-RAN联盟定义的接口在传输层主要采用eCPRI传输方式,在物理层进行基于Option 7的功能切分,在同等条件下,带宽要求比CPRI降低90%。此外,还可以实现带宽与基站载荷自适应。
2. 低时延需求
随着5G URLLC业务的不断涌现,5G用户面和控制面的传输时延都需要大幅度降低。
5G前传的时延主要有两个约束:一个是3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)针对5G空口所定义的时延,包括从UE(User End,用户终端)的PDCP层到基站PDCP层的单向时延;另一个是HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request,混合自动重传请求)循环时间的制约。前者针对5G的不同场景有不同要求,其中eMBB场景的时延为4 ms,URLLC场景的时延则降低到0.5 ms。后者是指从UE到基站的Low-MAC再返回UE的时间。根据以上约束,预计RRU-DU之间前传的传输时延要求在100μs量级。
5G回传的时延主要受到eMBB和URLLC业务端到端时延的约束。eMBB业务中,AR/VR业务具有较高的时延要求,约为10 ms量级。URLLC超低时延业务包括车联网(如辅助驾驶等)、工业互联网(如工业控制/机械臂等)、智能电网、远程医疗、远程金融等,这些业务的时延要求最严苛的达到1 ms量级。为了满足这种苛刻的时延需求,一方面,需要从网络架构上优化,通过将5G核心网网元下沉,同时引入MEC,让内容源尽量靠近用户;另一方面,需要降低回传设备节点转发时延,通过多种降低时延的手段,确保满足5G业务的时延要求。
3. 网络切片需求
5G网络的愿景是承载更丰富的业务。然而,5G业务在带宽、时延、可靠性、能耗以及客户服务、运营计费等方面的要求存在巨大差异。例如:4K/8K移动视频业务要求超高速率,可触摸交互式应用要求超低时延,M2M(Machine-to-Machine,机器对机器)/IoT(Internet of Things,物联网)应用要求高密度连接,自动驾驶要求高可靠、超低时延,移动宽带业务要求超高速移动性。为了适应不同业务的不同需求,5G时代的网络架构不再是4G时代的固定模式架构,而是采用虚拟化的方法对网络资源进行切片化重构。重构后的网元功能将按照实际业务需求进行串接,形成针对某个用户、某类业务甚至某种业务数据流的特定网络体系,为用户提供更适合的网络资源和功能。
相应地,承载网需要支持对物理网络进行网络资源的逻辑抽象,形成所需的虚拟网络资源,最后组织成满足特定需求的网络切片。网络切片按照能力可以分为硬切片和软切片。其中,硬切片一般采用TDM或WDM(Wave-Division Multiplexing,波分复用)技术,确保网络具备硬隔离、高安全和可靠传输的能力,从业务来看,硬切片需要具备以下特征。
◆通过确定的时隙或波道,硬切片内客户业务的传输性能(例如带宽、时延、抖动等)得到稳定保障,且不会受到其他切片客户流量负载变化的影响。
◆具备防错连能力,确保切片内的业务不会被发送到其他节点或端口。
◆切片内的业务不会泄漏到网络管理或控制通道中,客户无须感知网络的控制面。
软切片一般采用分组化的L2VPN(Layer 2 Virtual Private Network,二层虚拟专用网)、L3VPN(Layer 3 Virtual Private Network,三层虚拟专用网)或EVPN(Ethernet Virtual Private Network,以太网虚拟专用网)技术,为业务提供差异化的隔离和保障,软切片需要具备以下特征。
◆通过使用标签、VLAN(Virtual Local Area Network,虚拟局域网)等分组报文的区分机制以及QoS(Quality of Service,服务质量)保障机制,对高等级切片业务的传输性能(例如带宽、时延、抖动等)提供较为稳定的保障;在高突发、高负载的情况下,低优先级切片可能会受到影响。
◆VPN(Virtual Private Network,虚拟专用网)的架构包括数据面和控制面,数据面提供数据的转发,控制面实现隧道的建立和路由信息的分发过程,通过控制面和数据面的配合,VPN能够提供自动化的业务配置和调整。
由此可知,5G网络既有垂直行业和高价值政企客户低时延确定性转发及物理隔离的需求,也有针对大带宽、高突发的互联网流量承载的需求,通过软/硬切片融合提供服务,能够满足5G各种业务的需求。
4. 灵活调度需求
5G时代,基站密度更高,随之而来的是基站之间深入协同的需求,基站之间的横向流量将远超4G时代。在4G时代,三层功能一般高置,即主要部署在汇聚骨干节点或核心层以上。到了5G时代,如果仍然维持三层高置,则大量的东西向流量回绕,将严重影响移动回传网络的带宽利用率。另外,三层高置也不能满足5G时代基站之间横向流量的时延需求。因此,移动承载网的三层功能下沉,从而实现灵活调度,这是必然的趋势。同时,5G移动网络采用了扁平化架构,核心网功能云化、DC(Data Center,数据中心)分布式下沉,导致除了基站到核心网的南北向流量之外,DC之间东西向流量需求增强,承载网需要支持各个核心网云以及DC之间的灵活调度。
针对上述需求,5G承载网需要新的、适用于大规模网络、灵活可靠的L3路由机制。MPLS与SDN结合,曾被认为是一种可行的解决方案,但是针对大规模网络,集中化的控制器需要对每业务、每节点进行管理控制,特别是在路由更新时,控制器与转发节点之间会有海量的信息交互。当网络节点数量达到上千个时,控制器就会不堪重负,而运营商回传网络的节点规模通常达到数万甚至上百万个,这就要求必须考虑新的L3路由机制。于是,SR技术被引入承载网领域。该技术采用源地址路由机制,在SDN架构下,控制器仅需要与源节点进行交互就能完成端到端业务的管控。但是,原生的SR机制难以满足移动回传网络在性能监控、端到端保护倒换等方面的电信级要求。为了解决这个问题,开发出了能够标识路径的新型标签类型——Path Segment(路径段)标签技术。与Node Segment(节点段)标签和Adjacency Segment(邻接段)标签不同,报文在整个路径中都携带Path Segment,使得性能监控、保护倒换等问题迎刃而解。基于Path Segment的SR-TP(Segment Routing Transport Profile,段路由传输模板)新型隧道与SDN架构结合,能够满足5G传输的要求。
随着国家《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》的快速推进,IPv6成为未来网络的建构基石,5G承载网需要支持Native IPv6,以满足未来网络的发展和演进。近年来SRv6快速发展,它基于IPv6转发面,不再需要MPLS标签,使得承载网的转发面可以简化归一到IPv6,并且结合了SR源地址路由的优势,被认为是新一代IP网络的核心协议。同时,G-SRv6(Generalized Segment Routing over IPv6,通用SRv6)提供了压缩报文头开销的能力,在支持SRv6所有特性的同时,能够将报文头开销压缩至原来的1/4或更小,具备与SR-TP类似的承载效率。将SDN架构与G-SRv6转发技术结合,能够为未来的5G传输提供可管可控,同时又灵活可编程的L3解决方案。
5. 高精度时间同步需求
4G TD-LTE(Time Division Long Term Evolution,时分长期演进)系统基站空口对时间同步的精度要求为±1.5μs[3],如果相邻基站之间空口不同步,会产生时隙间干扰和上下行时隙干扰,因此时间同步的精度要求与空口帧结构强相关。5G系统为了应对不同应用场景,采用了不同的基础子载波间隔。4G的子载波间隔为15 kHz,5G的子载波间隔为60 kHz甚至120 kHz。60 kHz或120 kHz的子载波间隔意味着更短的帧结构和循环前缀长度。为了防止时隙干扰,5G对时间同步的精度要求进一步提升。此外,基站间协作CoMP以及载波聚合CA等技术的应用,要求基站间满足百纳秒级的超高精度时间同步指标。在5G提供的诸多业务中,基站定位对时间同步的要求比较严苛,3 m左右的定位精度意味着提供定位服务的基站间的同步误差要在±10 ns以内。
综合考虑同步需求、未来技术演进,以及实现难度和成本的平衡,端到端时间同步指标定为±130 ns,其中时间服务器分配±20 ns,承载网分配±100 ns(对应每节点±5 ns,支持同步链路20跳),基站分配±10 ns。超高精度时间同步需要采用新的时间源技术和时间传送技术。超高精度时间基准源需要达到优于±20 ns的时间同步精度,可采用新型卫星接收技术,通过共模共视或双频段接收等降低卫星接收噪声,提升卫星授时的精度,采用高稳定频率源技术,提高稳定性和丢失卫星的时间保持能力。时间同步传送的同步误差来源主要包括时间戳精度、物理层频率误差、物理层不对称性、系统内部时延和链路不对称性等,提升时间同步精度需要从这些方面着手,以减小误差。
综上所述,5G业务对承载网性能提出了更高的要求:百吉比特每秒级的更大带宽、百微秒级的超低时延、百纳秒级的超高精度时间同步。另外,5G不再是单一和刚性的网络架构,而是能适应多种应用场景、满足各种垂直行业多样化需求的网络系统,支持端到端的网络切片,从而提供差异化服务及安全隔离。同时,5G承载网还应主动调整网络架构,以适应L3转发到边缘和SDN管控等的需求。传统的基于分组交换或刚性管道的传输技术已难以满足5G承载网的需求,亟待承载网技术的变革。