5G RAN CU - DU 网络架构、传输选项和尺寸标注

5GRAN CU - DU 网络架构,运输选项和尺寸标注 v 1.0 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)1© 2019 下一代移动网络 e. V. 保留所有权利。未经 NGMN e. V. 事先书面许可 ， 不得以任何形式或任何方式复制或传输本文档的任何部分。本文件中包含的信息代表了 NGMN 对截至发布之日讨论的问题的当前看法。本文件按 “原样 ” 提供，不作任何保证，包括任何适销性、不侵权或适用于任何特定目的的保证。与使用本文档中的信息有关的所有责任 （ 包括侵犯任何财产权的责任 ） 均不予承担。此处不授予任何知识产权的明示或暗示许可。本文档仅供参考，如有更改，恕不另行通知。读者不应根据本文档设计产品。5G RAN CU - DU 网络架构、传输选项和尺寸标注NGMN 联盟版本:1.0Date:12 - April - 2019文档类型:最终交付物 (批准)保密类:P - 公共项目:RAN 功能拆分和 x 拖运编辑 / 提交者:理查德 · 麦肯齐 （ BT ）贡献者 ：Java Erfaia (Bell Caada); Richard MacKezie, Neil Pari, Ady Stto, Dave Towed, Peter Willis (BT); Jiri Hag (中国移动); Mar Grayso (思科); Josef Roese, Dimitris Siomos,沃尔夫冈 · 斯托默 （ 德国电信 ） ； 王康，于洋 （ 华为 ） ； 纳德 · 泽因 （ NEC ） ； 菲利普 · 塞希尔 （ 诺基亚 ） ； 菲利普 · 钱克洛，西里尔 · 德雷托，查尔斯 · 哈特曼，史蒂夫 · 琼斯 （ 奥兰治 ） ； 吉万 · 崔 （ SK 电信 ） ； 布雷特 · 克里斯蒂安 （ Sprit ） ； 马克 · 克内帕斯 （ Tels ） ； 张建安批准人 / 日期:NGMN 董事会 ， 2019 年 4 月 12 日 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)2Abstract5G RAN 架构允许一系列部署选项，支持一系列 5G 服务。在功能分割 (RAN 如何可以被分解为分布式和集中式组件) 上存在多个选项, 其提供不同的权衡。随着行业的发展，我们开始了解有关这些权衡的更多细节。本文档旨在提供有关 5G 可能考虑的功能拆分选项的最新更新，并提供有关如何部署这些拆分的见解。5G RAN 具有两个主要的功能拆分选项 ： 高层拆分 （ HLS ） 和低层拆分 （ LLS ） 。 HLS 是更成熟的解决方案 ， 我们提供了行业活动的最新更新 ， 描述了传输尺寸标注的示例 ， 并解决了安全问题。LLS 正在快速发展 ， 规范现已发布。我们概述了 LLS 的最新行业活动 ， 以及运输尺寸标注的示例 ， 与压缩的 CPRI 相比 ， 这些示例显示了显着改善的性能。 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)3Contents1Introduction 41.1动机 41.2拆分选项 52运输方案 62.1暗光纤 62.2无源 WDM 72.3有源透明 WDM 82.4以太网 82.4.1暗光纤 8 上的以太网2.4.2以太网服务 92.4.3FlexE 和 G. mtn 92.5光传输网络 102.6微波和毫米波 112.7GPON 、 XGPON 、 XGSPON 、 NGPON2 及以上 142.8自由空间光学 153高层分裂 163.1行业更新 163.1. 1 3GPP 163.1. 2 O - RAN 联盟 163.2运输网络 173.2.1基于能力的分析 173.3安全 183.3.1威胁和需求 183.3.2解决方案和选项 204低层拆分 224.1行业更新 224.1.1CPRI 合作 224.1. 2 IEEE 1914 224.1. 3 IEEE 802.1 CM 234.1.4Small Cell 论坛 234.1.5韩国电信技术协会 (TTA) 234.1.6电信基础设施项目 244.1.7xRAN 联盟 / O - RAN 联盟 244.2尺寸标注 - 基于容量的分析 304.2.1面向大规模 MIMO 30 的 LLS 可扩展性4.2.2用户平面 304.2.3控制平面 314.2.4关于峰值与平均速率的考虑 315结论 32缩写 33参考文献 34 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)41INTRODUCTION1.1 动机5G RAN 具有许多架构选项 ， 例如如何拆分 RAN 功能 ， 将这些功能放置在何处以及互连它们需要什么传输。在 [1] 中 ， 概述了架构选项和各种权衡 ， 以及行业状态更新。本文档更侧重于 5G RAN 中可能使用的传输选项。我们首先概述了可以考虑的传输选项 ， 提供了最新的行业状况 ， 评论了解决方案的成熟度 ， 最后总结了它们的优缺点。接下来, 我们考虑高层分割 (HLS) 。这种解决方案比低层分割 （ LLS ） 更成熟，但仍有一些值得注意的行业更新，在这里总结。然后，我们为使用 HLS 的小区站点提供基于容量的传输尺寸的示例。然后，这项工作考虑了 HLS 的安全考虑因素，首先讨论了安全威胁，然后是潜在的解决方案。特别地, 提供了 IPSec 和 SCTPDTLS 的比较。然后焦点切换到 LLS 。自 [1] 发布以来，已经有了重大的行业更新和进步，在这里进行了总结。然后，我们使用 xRAN / O - RAN 联盟最新规范 （ xRAN 现在合并到 O - RAN 联盟中 ），对 LLS 进行基于容量的标注。这些指示性数字示出了与压缩 CPRI 相比吞吐量要求的潜在降低, 并且还用于关于 LLS 的业务规模确定考虑的讨论中。因此 ， 本文档提供了行业更新 ， 但更重要的是强调了运营商可能希望在 5G RAN 中使用的传输选项 ， 以及 HLS 和 LLS 解决方案的传输尺寸指示数字。 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)51.2 拆分选项图 1 提供了用于分解的 RAN 的不同可能的分割选项的概述。顶部部分最初在 3GPP 第 14 版研究中概述了基于 E - UTRA 协议栈的无线电接入架构和接口 [2] 。下半部分显示了与不同分割相关的一般特征，特别是突出了成本和复杂性与延迟和运输要求之间的权衡。图 1 - 功能拆分选项 （ 图的上部来自 [2] ）[1] 更详细地讨论这些选项, 将它们概括为使用 3GPP 术语的高层分割 (HLS) 分割选项 1 - 5, 或者使用 3GPP 术语的低层分割 (LLS) 分割选项 6 - 8 。甚至还对方案 9 拆分进行了调查 [3]，其中 RF 被数字化和集中化，这可能比 CPRI 具有更低的传输要求 （ 方案 8 ） 。选项 7 还具有若干变体 (参见图 2), 通常在下行链路中称为选项 7 - 3 、 7 - 2 和 7 - 1, 在上行链路中称为 7 - 2 和 7 - 1 。这些可以提供不同的益处并且可以具有显著不同的运输要求。图 2 - DL [4] 的可能选项 7 功能拆分可能性The HLS is currently focussed on option 2, while LLS is converging, but there are still several variants. In this document we show the latest status on HLS and LLS through the leading industry activities. 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)62 运输选项正如在 NGMN 的早期白皮书 [1] 中所指出的，运营商有关于 RAN 功能的位置的各种选择，例如无线电单元 （ RU ），分布式单元 （ DU ） 和集中式单元 （ CU ） 。该决定取决于一系列因素，包括是否使用物理或虚拟网络功能，网络内的计算资源能力，可用的传输选项以及要支持的 5G 服务。在 [1] 中，提供了基于延迟考虑和集中化增益的这些决策的一些示例，图 3 显示了用于这些示例的简化架构。图 3 - 具有多层聚合的通用示例 5G RAN 。蓝色形状表示支持 RAN 功能的可能计算能力的位置 （ 例如 ， DU 和 / 或 CU ） [1]下面提供可以用作 5G 接入网络的一部分的一些关键传输选项的概述, 因此, 它们可以是支持分解的 RAN 中的接口 (例如, 较高层分割或较低层分割) 的候选传输选项。其中许多运输选项在 2015 年白皮书中作为 CRAN 的前传选项进行了审查 [5] 。其他致力于运输的标准开发组织也提出了解决方案。对于光接入网段 （ 包括暗光纤，WDM 和 TDM PON ），FSAN 和 ITU - T，SG15 Q2 发布了白皮书 [6] 并发布了标准化规范 [7] 。在这里，我们再次考虑其中一些选项，在支持 5G 服务的背景下，以及一些其他选项。输入也被认为是从 [8] 和 [9] 。2.1 暗光纤对于 4GCRAN (使用 CPRI / OBSAI 选项 8 功能拆分) 部署的当前部署, 这是最常见的传输选项。在暗光纤上部署是一个简单的选择; 然而, 它可能需要多个光纤, 这可能在一些部署场景中触发高 CAPEX 。标准光学 （ 小形状因子 ） 可插拔 （ SFP ） 允许以 10Gbit / s 的速度传输高达 80m （ 对于更高的数据速率，这些距离会减小 ），或者在没有放大器的情况下传输更多，这实际上对于前传来说是足够的距离，由于其延迟限制，再加上绝大多数站点都在此距离内的事实。将优选双向传输 (单光纤) 以简化固定网络操作 (不是两个光纤, 一个用于下游, 第二个用于上游) 。此暗光纤可以通过固定接入设备 （ 如具有 PtP （ 点对点 ） 接口的 OLT （ 光线路终端 ） ） 点亮。该解决方案允许促进暗光纤的固定 OAM （ 运营管理和维护 ） 。 5G RAN CU - DU 网络架构 ， 传输选项和尺寸 ， 版本 1.0 ， 2019 年 4 月 12 日第 10 页 (35 页)7在需要相位同步 （ 1588 v2 ） 的情况下 ， 单光纤操作与双光纤相比具有操作优势操作。 可以购买单光纤可插拔光学器件 （ 至少为 1Gbit / s 和 10Gbit / s ） ， 尽管它们不如双光纤常见 ， 并且可以限制范围。对于 4G, 延迟限制将最大链路长度限制为大约 20km 〇对于 5G 服务, TTI 可以短得多, 并且因此最大链路长度可以进一步减小。Summary4G CRAN 前传最常见的选择。运营商在规划 5G 传输时可能需要考虑与现有 CRAN 部署共存。从 5G 的角度来看 ， 这种 CRAN 解决方案在尝试支持大规模 MIMO 配置时可能变得不切实际。优点 部署简单 - 但是 ， 这取决于几个考虑因素 ， 包括 ： 接入网中光纤的可用性 ； 到小区站点的位置 / 距离 ； 以及本地监管环境 不限于提供商的产品。您可以按照自己的进度升级网络。缺点 作为服务的成本 每个位置的可用性 某些地区的可用性 扩展到大规模 MIMO2.2 无源 WDM为了更有效地使用光纤，同时保持暗光纤的简单性，可以部署