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大带宽增长需求 | 带你读《5G承载关键技术与规划设计》之六

简介: 带宽是 5G 承载最为基础和关键的技术指标之一。本节分别对单基站承载带宽需求、回传带宽需求,以及前传及中传带宽需求进行分析和评估。
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5G 承载的需求

| 2.3 SPN 方案推进 |

| 3.1 大带宽增长需求 |

带宽是 5G 承载最为基础和关键的技术指标之一。本节分别对单基站承载带宽需求、回传带宽需求,以及前传及中传带宽需求进行分析和评估。

3.1.1 单基站承载 10GE/25GE 接口

5G 业务目前在无线侧的切片机制尚未确定,带宽需求暂不区分业务类型。考虑到不同厂商和不同设备的 5G 基站能力存在一定差异,选择假设的 5G 单基站模型(暂不考虑基站分离)配置参数作为评估基准,参考下一代移动通信网络联盟(NGMN,Next Generation Mobile Network)带宽评估原则得出的单基站带宽需求见表 3.1。从评估结果中可以看出,典型 5G 低频单基站的峰值带宽达到 5 Gbit/s 量级,高频单基站的峰值带宽达到 15 Gbit/s 量级,考虑低频和高频基站共同部署,或高频基站单独部署的情况,单基站将需要2×10GE/25GE的承载带宽,如果基站配置的参数提升,带宽需求还会相应增加。

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3.1.2 前传带宽需求

5G 前传带宽需求与 CU/DU 物理层功能分割位置、基站参数配置(天线端口、层数、调制阶数等)、部署方式等密切相关。按照 3GPP 和 CPRI 组织等最新研究进展,CU 和 DU 在低层的物理层分割存在多种方式,典型的包括射频模拟到数字转换后分割(option8、CPRI 接口)、低层物理层到高层物理层分割(option7)、高层物理层到 MAC 分割(option6)等,其中,option7 又可以进一步细分,图 3.1 是其中一种分割方式。
为了估算前传所需的带宽,假设基站前传的相关参数如下。
(1)考虑下行带宽大于上行带宽,仅估算下行 [DL] 带宽。
(2)工作频段,3.4 ~ 3.5 GHz,100 MHz 频宽。
(3) MIMO 参数:32T32R,映射数据流 / 层为 8[DL]。
(4) I/Q 量化比特 2×16,调制格式:256QAM[DL]。
参考 3GPP TR 38.801 和 3GPP TR 38.816,对于不同分割方式的前传带宽估算结果见表 3.2。

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从评估结果可以看出,前传的带宽需求与 CU 和 DU 物理层分割的位置密切相关,范围为几吉比特每秒~几百吉比特每秒。因此,对于 5G 前传,需要根据实际的站点配置选择合理的承载接口和承载方案,目前,业界对于 option7-2的 关 注 度 较 高, 也 即 前 传 将 采 用 大 于 10 Gbit/s 的 接 口, 即 25 Gbit/s、N×25 Gbit/s 速率接口,对应的组网带宽将为 25 Gbit/s、50 Gbit/s、N×25/50 Gbit/s或 100 Gbit/s 等,具体选择取决于技术成熟度和建设成本等多种因素。

3.1.3 中 / 回传带宽需求

5G 承载接入、汇聚及核心层的带宽需求与站型、站密度以及运营商部署策略等众多因素密切相关,存在多种带宽需求评估模型。按照业务流量基本流向选取带宽收敛比、不同层环的节点个数、口字形结构上连个数、单基站配置等关键参数进行估算,并按照 D-RAN 和 C-RAN 不同的部署方式、一般流量和热点流量等对于不同应用场景进行区分。
1.基本参数假设
回传带宽估算假设的基础参数如下。
(1)按照业务流量较长期增长考虑,对于接入层、汇聚层和核心层不同承载层面的带宽收敛比为 8 : 4 : 1。
(2)模型 I,汇聚层节点环形组网:D-RAN 接入环节点个数为 8,C-RAN小集中节点个数为 3,汇聚环节点个数为 4,每对汇聚节点下挂 6 个接入环,核心环节点个数为 4,每对核心节点带 8 个汇聚环,如图 3.2(a)所示。
(3)模型 II,汇聚层节点口字形上连组网:D-RAN 接入环节点个数为 8,C-RAN 小集中节点个数为 3,汇聚双节点口字形上连,每对汇聚节点下挂 6 个接入环,核心环节点个数为 4,每对核心节点下挂 16 对汇聚设备,如图 3.2(b)所示。
(4)基站配置及带宽需求按照本书 3.1.1 节考虑。

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2.D-RAN 部署
接入环达到 25/50 Gbit/s,汇聚 / 核心层为 N×100/200/400 Gbit/s。
在 D-RAN 部署方式下,承载的带宽需求按一般场景和热点流量场景进行估算,其中,接入环一般场景按照单节点单基站接入,热点流量场景按照单节点双基站(含部分高频站点)接入,如图 3.3 所示。

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模型 I 和模型 II 相应 D-RAN 带宽需求评估结果分别见表 3.3 和表 3.4。
从评估结果可以看出,在模型 I 和模型 II 假设的参数下,D-RAN 一般流量区域对承载网提出接入环 20 Gbit/s 量级、汇聚层 60 ~ 120 Gbit/s 量级、核心层N×100/200 Gbit/s量级的带宽需求;热点流量区域对承载网提出接入环50 Gbit/s量级、汇聚层 150 ~ 280 Gbit/s 量级、核心层 N×100/200/400 Gbit/s 量级的带宽需求。因此,对于 D-RAN 方式,承载接入环须具备 25/50 Gbit/s 的带宽能力,汇聚 / 核心层需具备 N×100/200/400 Gbit/s 的带宽能力。

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3.C-RAN 部署
接入环达到 50 Gbit/s,汇聚核心层为 N×100/200/400 Gbit/s。
在 C-RAN 部署方式下,承载带宽需求也按小集中方式(普通流量场景)和大集中方式(热点流量场景)进行估算,其中,小集中方式按照单节点单基站接入 5 个 5G 低频站点考虑,归入 C-RAN 小集中部署模式;大集中方式按照单节点接入 20 个 5G 低频站点考虑,归入 C-RAN 大集中部署模式,如图 3.4 所示。

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一般情况下,C-RAN 小集中情况下基站由综合接入节点或普通基站节点接入,C-RAN 大集中情况下基站由汇聚节点接入或者综合接入节点接入,为便于结合承载结构分析带宽需求又不失一般性,假设在 C-RAN 小集中和大集中模式下,基站分别在综合接入节点和汇聚节点接入。
模型 I 和模型 II 相应 C-RAN 带宽需求评估结果分别见表 3.5 和表 3.6。

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从评估结果可以看出,在模型 I 和模型 II 假设的参数下,C-RAN 小集中时对承载网络提出接入环 50 Gbit/s(节点数增加后可达到 100 Gbit/s)量级、汇聚和核心层 N×100/200/400 Gbit/s 量级的带宽需求;C-RAN 大集中时承载网络提出接入、汇聚和核心层 N×100/200/400 Gbit/s 量级的带宽需求。因此,对于C-RAN 方式,承载接入环须具备 50 Gbit/s 及以上带宽能力,汇聚 / 核心层须具
备 N×100/200/400 Gbit/s 的带宽能力。
由于中传主要实现 DU 和 CU 之间的流量承载,这相当于回传网络中接入层流量带宽需求,在此不再赘述。
综上,5G 承载前传、中传、回传(接入、汇聚、核心)的典型带宽需求相
对 4G 增加非常明显,具体见表 3.7。

image.png

| 3.2 超低时延 |

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