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隨著移動通信的發展,專線業務的時延要求越來越低。本文以5G專線業務低時延特性的實現為目標,詳細分析了網絡架構和切片對時延的影響,提出了相應的低時延特性的實現方案。為降低線路時延,將網絡重構為CU-DU-AAU, CU放置位置下沉。為保證設備轉發低時延,采用FlexE的1.5層快速轉發。為避免帶寬搶占造成的分組丟失,減少業務擁塞,提出信道硬隔離的方案,可實現5G專線業務低時延的特性。
移動通信從2G時代到4G時代,每一次的網絡發展迭代都是先建網再衍生出新業務生態。而5G網絡是由特定業務場景的驅動而誕生的,比如無人駕駛和遠程醫療等均需要網絡端到端時延達到一個很低的水平。5G時代的傳輸專線必須具備低時延的特性,URLLC業務端到端時延小于1ms,eMBB業務端到端時延小于10ms。目前我國的4G傳輸專線端到端理想時延是10ms左右,端到端典型時延是50~100ms之間,這意味著5G傳輸專線的端到端時延將縮短為4G的1/10,這對底層的承載網絡提出了前所未有的挑戰。于是,5G傳輸專線低時延特性的研究工作實屬重中之重。
根據5G承載網絡的變化,BBU/RRU重構為CU-DU-AAU兩級架構,CU設備處理非實時的無線高層協議棧功能,DU設備處理物理層功能和實時性需求。DU放置于無線機房,并且CU可以部署在匯聚或接入位置。CU放置位置不一樣,5G專線業務的承載網時延也不一樣。根據遠程醫療和無人駕駛等URLLC業務需求,CU和DU之間時延小于1ms。那么,CU位置越高,對時延要求越嚴格。同時,CU位置越靠下,機房資源越難滿足。因為CU/DU要云化組網,對城域機房可用空間、供電和散熱要求更高,目前多數匯聚層以下機房資源不能滿足需求。另一方面,CU之間有協同的需求,CU位置越靠下,3層的功能需求就越靠下。
5G專線業務主要以三大業務場景來分類,其中URLLC場景的要求Z苛刻。其傳輸端到端時延要求小于1ms,承載網絡時延要求小于0.125ms。這無疑對傳輸承載網提出了前所未有的挑戰。5G網絡,承載先行。所以,對5G專線業務承載網方面低時延特性的研究實現顯得尤其重要。
承載網的時延主要包含光纖傳輸時延和設備轉發時延,前者占比很大,約為99%。通過光波在光纖中傳輸的折射率和速度的關系式可以算出,光波在1000km長的光纖中傳輸的時延約為5ms。設備產生的轉發時延一般是us級,占比較小。目前中國移動通用傳輸設備的轉發時延約為50us。由此可見,若要降低5G專線業務的網絡時延,在傳輸承載網方面,需要致力于降低底層傳輸線路的時延。
下面從影響5G專線業務時延的因素入手進行研究,總結出三大技術方案。其一,為保證線路傳輸的低時延,縮短光纖傳輸距離。其二,加快設備轉發速度。其三,為避免帶寬搶占造成的分組丟失,減少業務擁塞,提出信道硬隔離的方案。綜合上述方案,可以實現5G專線業務的低時延特性。