5G標準發展現狀及承載需求分析

謝東海 楊洋 席晨晨

摘要：在全球業界的大力推動下，物聯網發展迅速并將極大的擴展5G業務，從而促使5G技術迅速發展，當前5G 已經完成第一階段全功能標準化工作，5G商業應用漸行漸近，基于此，主要介紹了5G第一階段全功能標準：（5G NR）獨立組網標準和（5G NR）非獨立組網標準，以及5G網絡技術的承載需求。最后對5G網絡的發展進行總結和展望。

關鍵詞：物聯網；5G；獨立組網；非獨立組網；承載需求

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）07-0031-02

1 引言

面向2020年以及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。5G將滿足人們在居住、工作、休閑和交通等各種區域的多樣化業務需求。根據Juniper的研究，預計到2025年底，世界三強的5G市場將是中國、美國和日本，總連接數占世界總量的55%[1]。另外，據GSMA Intelligence，中國信息和通信研究所（CAICT）發布報告指出在2025，中國的5G連接數將被估計為4億2800萬，在全球份額5G（11億）將占比達到39%。中國的第一年，5G（2020），連接的數量預計為400萬，第二年（2021）將跳到4400萬，2022年至2024年之間，分別為1億1700萬、2億2700萬、3億5400萬。

2 5G標準

2.1 NSA（非獨立組網）

NSA非獨立組網，可選擇共站部署和非共站部署兩種方式。

（1）5G基站與4G基站共站部署：5G基站（gNB）可作為宏站，與現有的LTE基站（eNB）共站部署，提供重疊覆蓋。如圖1所示。

（2）5G基站和4G基站非共站部署：5G基站（gNB）也可作為微站，與現有的LTE基站（eNB）共站或非共站部署，解決室內或熱點覆蓋。如圖2所示。

2.2 SA（獨立組網）

對于SA部署方式，5G和4G形成了兩張獨立的網絡，即5G基站使用5G核心網（NGCN），4G基站（eNB）使用4G核心網。（EPC）為了保持業務連續性，現網的LTE基站和EPC需要升級來支持跨核心網的移動性。考慮到未來新型業務支撐和擴展能力，5G NRSA方案的承載網可新建，但需在省干或城域的核心層實現4G和5G控制面核心網元之間的互通，也可結合實際需求構建4G和5G混合承載網絡，具體選擇除了技術方案之外與建網成本、維護成本等密切相關。

3 5G承載需求

受業務發展驅動，5G核心網將發展成為滿足全業務接入、服務全業務場景的云化泛在網絡，采用服務化網絡架構和SDN/NFV技術實現網絡重構，5G承載網需適應5G核心網架構變革帶來的挑戰，一是需提供層次化網絡切片方案來滿足不同業務場景的5G網絡切片需求；二是需要將L3功能下移至UPF和MEC所在位置，從而提供網狀動態靈活連接的調度；三是適應5G網絡云化發展趨勢，支持城域核心和邊緣數據中心之間的互連需求。

3.1 5G承載關鍵性能需求

3.1.1 帶寬需求

帶寬是5G承載最為基礎和的關鍵技術指標之一。根據5G無線接入網結構特性，承載將分為前傳、中傳和回傳。單基站承載帶寬需求出現10GE/25GE接口，回傳帶寬需求由于5G承載接入匯聚及核心層的帶寬需求與站型、站密度、以及運營商部署策略等多種因素相關，因此不同評估模型，帶寬需求評估結果存在差異。前傳帶寬需求與CU/DU物理層分割位置密切相關。中傳主要實現DU和CU之間的流量承載，因此相當于回傳網絡中接入層流量需求。

3.1.2 超低時延

3GPP對用eMBB和uPLLC的用戶面和控制面時延指標進行了規定，要求eMBB業務用戶面延時小于4ms，控制面時延小于10ms；uRLLC業務用戶面時延小于0.5ms，控制面時延小于10ms。

3.1.3 高精度時間同步

根據不同技術實現或業務場景，需要提供不同的同步精度，5G同步需求主要體現在三個方面：（1）基于業務時間同步需求，（2）協同業務時間同步需求和（3）新業務同步需求。

3.2 承載組網及功能需求

5G無線接入網可演進為CU、DU、AAU三級結構，與之對應，5G承載網絡也由4G時代的回傳、前傳演進為回傳、中傳和前傳三級新型網絡架構。前傳網絡實現5G CRAN部署場景接口信號的透明傳送中傳是面向5G新引入的承載網絡層次，在承載網絡實際部署時城域接入層可能同時承載中傳和前傳業務。5G回傳網絡實現CU和核心網、CU和CU之間等相關流量的承載，由接入、匯聚和核心三層構成。考慮到移動核心網將由4G演進的分組核心網（EPC）發展為5G新核心網和移動邊緣計算（MEC）等，同時核心網將云化部署在省干和城域核心的大型數據中心，MEC將部署在城域匯聚或更低位置的邊緣數據中心。

4 結語

隨著5G協議標準的凍結，5G應用的發展會越來越快，5G的發展對移動通信新一輪技術與應用的革新影響是巨大的，同時對承載網提出新的需求。對5G標準發展現狀和承載的需求分析有助于下一步對5G發展的應用的場景提供依據。

參考文獻

[1]錢志鴻，王雪.面向5G通信網的D2D技術綜述[J].通信學報，2018，37（7）：1-14.

[2]郭朝峰.運營商 5G 部署現狀與思考[J].中國電信業，2017，（11）：18.