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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。
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。
5G专线业务主要以三大业务场景来分类,其中URLLC场景的要求Z苛刻。其传输端到端时延要求小于1ms,承载网络时延要求小于0.125ms。这无疑对传输承载网提出了前所未有的挑战。5G网络,承载先行。所以,对5G专线业务承载网方面低时延特性的研究实现显得尤其重要。
承载网的时延主要包含光纤传输时延和设备转发时延,前者占比很大,约为99%。通过光波在光纤中传输的折射率和速度的关系式可以算出,光波在1000km长的光纤中传输的时延约为5ms。设备产生的转发时延一般是us级,占比较小。目前中国移动通用传输设备的转发时延约为50us。由此可见,若要降低5G专线业务的网络时延,在传输承载网方面,需要致力于降低底层传输线路的时延。
下面从影响5G专线业务时延的因素入手进行研究,总结出三大技术方案。其一,为保证线路传输的低时延,缩短光纤传输距离。其二,加快设备转发速度。其三,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。综合上述方案,可以实现5G专线业务的低时延特性。