浅谈5G

chenxuanwen

随着移动通信的发展，专线业务的时延要求越来越低。本文以5G专线业务低时延特性的实现为目标，详细分析了网络架构和切片对时延的影响，提出了相应的低时延特性的实现方案。为降低线路时延，将网络重构为CU-DU-AAU， CU放置位置下沉。为保证设备转发低时延，采用FlexE的1.5层快速转发。为避免带宽抢占造成的分组丢失，减少业务拥塞，提出信道硬隔离的方案，可实现5G专线业务低时延的特性。

移动通信从2G时代到4G时代，每一次的网络发展迭代都是先建网再衍生出新业务生态。而5G网络是由特定业务场景的驱动而诞生的，比如无人驾驶和远程医疗等均需要网络端到端时延达到一个很低的水平。5G时代的传输专线必须具备低时延的特性，URLLC业务端到端时延小于1ms，eMBB业务端到端时延小于10ms。目前我国的4G传输专线端到端理想时延是10ms左右，端到端典型时延是50~100ms之间，这意味着5G传输专线的端到端时延将缩短为4G的1/10，这对底层的承载网络提出了前所未有的挑战。于是，5G传输专线低时延特性的研究工作实属重中之重。

1 5G专线业务时延特性演进

移动通信系统由无线接入网、传送承载网和核心网组成，其端到端时延也包括这3个部分。IMT-2020（5G）推进组对URLLC和eMBB两种业务场景分别定义了端到端时延为1ms和10ms。其中，低时延高可靠的URLLC业务对承载网时延要求为0.125ms，见表1。

表1 5G业务时延要求

可以看到，5G专线业务对时延要求最高的是URLLC场景下的承载网时延，要求极其苛刻。接下来将具体分析5G承载网对5G专线业务低时延特性的影响。

1.1、网络架构改变带来的影响

根据5G承载网络的变化，BBU/RRU重构为CU-DU-AAU两级架构，CU设备处理非实时的无线高层协议栈功能，DU设备处理物理层功能和实时性需求。DU放置于无线机房，并且CU可以部署在汇聚或接入位置。CU放置位置不一样，5G专线业务的承载网时延也不一样。根据远程医疗和无人驾驶等URLLC业务需求，CU和DU之间时延最好小于1ms。那么，CU位置越高，对时延要求越严格。同时，CU位置越靠下，机房资源越难满足。因为CU/DU要云化组网，对城域机房可用空间、供电和散热要求更高，目前多数汇聚层以下机房资源不能满足需求。另一方面，CU之间有协同的需求，CU位置越靠下，3层的功能需求就越靠下。

1.2、网络切片带来的影响

由于不同5G专线业务有不同SLA（Service-Level Agreement，服务等级协议）需求，所以5G网络要进行端到端切片。4G时代，专线业务在传输承载网中是通过软管道隔离来提供差异化服务，采用VPN技术提供路径、带宽的区分和控制。但是，软隔离在MAC层之上提供转发平面，带宽资源是共享的。当网络出现拥塞时，业务之间会抢占带宽，造成分组丢失并重传，导致时延增大。网络切片对5G专线业务低时延特性带来了新的影响。5G网络切片需要承载网支撑软、硬管道隔离。