5G 時(shí)代傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略探討

楊 瑩

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司湖南分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引 言

隨著我國(guó)信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于通信技術(shù)的需要也不斷提升。目前，4G 網(wǎng)絡(luò)的普及給人們的生活帶來(lái)了許多便利。因此，在移動(dòng)通信傳輸行業(yè)的不斷發(fā)展中，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速度的要求和網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和安全性的要求也在不斷提高。

1 5G 通信傳輸?shù)母拍?/h2>

目前，5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)正在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行研究，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)工作，預(yù)計(jì)在2020 年，我國(guó)5G 通信傳輸技術(shù)將要面向市場(chǎng)全面普及。5G 通信傳輸技術(shù)提高了信息傳輸?shù)男剩?jié)約了通信時(shí)間，降低了通信成本，消費(fèi)者的通信體驗(yàn)也會(huì)隨著5G 通信傳輸技術(shù)的發(fā)展得到很大的拓展，消息傳輸能力的提升會(huì)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速推進(jìn)[1]。

2 5G 通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展

5G 通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展主要有新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋、D2D 技術(shù)、同時(shí)同頻全雙工技術(shù)、新型多天線傳輸技術(shù)及高頻段傳輸技術(shù)等方面，相關(guān)技術(shù)介紹如圖1 所示。

2.1 高頻段傳輸

傳統(tǒng)移動(dòng)通信的工作頻段主要在3 GHz 以下，造成了頻譜資源使用比較緊張。在高頻段（厘米頻段、毫米頻段）的使用下，頻譜資源可以實(shí)現(xiàn)較大程度的增長(zhǎng)和豐富，能夠幫助頻譜資源得到有效的緩解，能夠?qū)崿F(xiàn)短距通信速度的提升，滿足5G 容量傳輸?shù)南嚓P(guān)性能[2]。

圖1 5G 通信關(guān)鍵技術(shù)

2.2 新型多天線傳輸

多天線傳輸即能夠?qū)崿F(xiàn)使用大量天線對(duì)相對(duì)少量的用戶提供同傳服務(wù)。這能夠有效提高天線的高頻譜效率，大規(guī)模天線也被公認(rèn)為5G 發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。大規(guī)模天線主要應(yīng)用在中心式天線系統(tǒng)領(lǐng)域，中心式天線系統(tǒng)適用在宏蜂窩小區(qū)場(chǎng)景中。該系統(tǒng)的工作原理是：利用中心基站，使用大規(guī)模的天線為小區(qū)相對(duì)少的用戶提供服務(wù)，對(duì)小區(qū)進(jìn)行控制和調(diào)度。

2.3 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

該技術(shù)是指將設(shè)備的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)在相同頻率資源下實(shí)現(xiàn)同時(shí)工作。這能夠讓通信的發(fā)送方和接收方獲得相同的使用頻率，突破了目前使用的頻分時(shí)分的工作模式。該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.4 D2D 技術(shù)

D2D 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)脫離基站的通信端之間的直接通信，拓展了網(wǎng)絡(luò)的連接方式和接入方式。由于直接通信能夠極大縮短通信的距離，所以能夠保證通信質(zhì)量的提高。D2D 能夠?qū)崿F(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)較低的時(shí)間延遲，幫助設(shè)備降低使用功耗。

目前的D2D 采用廣播、組播及單播的技術(shù)方案，在未來(lái)的發(fā)展中，更多的技術(shù)還將繼續(xù)研發(fā)，如D2D的中繼技術(shù)、聯(lián)合編碼技術(shù)及多天線技術(shù)等。該技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 D2D 技術(shù)結(jié)構(gòu)圖示

2.5 密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)

在未來(lái)的5G 網(wǎng)絡(luò)通信中，無(wú)限通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有多元化、寬帶化、綜合化及智能化等特點(diǎn)，各種智能終端的研發(fā)和普及，數(shù)據(jù)流量將會(huì)實(shí)現(xiàn)十分迅速的增長(zhǎng)。未來(lái)，面向大寬帶、高頻段的網(wǎng)絡(luò)方案將采用更為密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)。

2.6 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

目前采用的網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，幫助系統(tǒng)縮短了時(shí)間延遲，降低了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。未來(lái)的5G 通信技術(shù)將會(huì)采用C-RAN 接入網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的集中化處理、實(shí)時(shí)云計(jì)算。

3 關(guān)于5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議

3.1 PTN 技術(shù)在5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的發(fā)展

低延時(shí)是5G 網(wǎng)絡(luò)中區(qū)別于4G 的最典型的特點(diǎn)，站間的流量在5G 網(wǎng)絡(luò)所需要總流量中占據(jù)了最主要的比例。關(guān)于PTN 技術(shù)的發(fā)展，需要進(jìn)行深入研究，三層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)需要繼續(xù)向前邁進(jìn)，進(jìn)入大三層網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。目前的4G 網(wǎng)絡(luò)中，PTN 還處于小三層的階段，在域網(wǎng)走勢(shì)的中心部位，其中的兩個(gè)間，是完成橋接的兩個(gè)部分，站間的流量處理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入后，流程開(kāi)始集中，集中的流程進(jìn)行橋接，橋接后繼續(xù)進(jìn)行集中，然后再次進(jìn)行接入，這個(gè)集中與接入的過(guò)程需要牽扯到的問(wèn)題比較復(fù)雜，整個(gè)過(guò)程消耗的時(shí)間比較多，這就是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生延時(shí)的最主要原因。在4G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這種PTN 網(wǎng)絡(luò)模式，在小三層階段中，是比較合適的，因?yàn)檎鹃g流量占整個(gè)4G 網(wǎng)絡(luò)流量的比例不算很高。同時(shí)，4G 網(wǎng)絡(luò)下，這種PIN 網(wǎng)絡(luò)模式在配置時(shí)是靜態(tài)配置狀態(tài)，對(duì)平時(shí)維護(hù)的要求也不是特別高。

當(dāng)5G 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始運(yùn)用后，PTN 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)就會(huì)向著大三層開(kāi)始邁進(jìn)，所以對(duì)于三層網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)演變就需要引起足夠的重視和考慮。在初始時(shí)期，移到核心部的是三層網(wǎng)絡(luò)，三層網(wǎng)絡(luò)下移集中的位置是核心部位的中心地點(diǎn)。這個(gè)位置作為橋接的位置，就可以幫助小三層PTN 模式節(jié)省為橋接地點(diǎn)特意設(shè)立所耗費(fèi)的時(shí)間。這時(shí)，從三層網(wǎng)絡(luò)所在的位置到下個(gè)橋接地點(diǎn)同樣會(huì)產(chǎn)生比較大的損耗。在發(fā)展時(shí)期，將聚集地點(diǎn)作為橋接地點(diǎn)，流程在接入后，集中在這個(gè)地點(diǎn)后，再次進(jìn)行接入。這個(gè)過(guò)程就會(huì)將小三層接入模式的復(fù)雜性大大降低，減少了橋接和接入過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸過(guò)程就會(huì)變得更為方便。

3.2 PTN 在5G 網(wǎng)絡(luò)下的技術(shù)革新

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是通過(guò)扁平化的發(fā)展方向進(jìn)行推進(jìn)。這就要求互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要對(duì)早期的發(fā)展方式進(jìn)行變革，目前使用的LTE 也是在互聯(lián)網(wǎng)扁平化發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)應(yīng)用。PTN 網(wǎng)絡(luò)模式的發(fā)展同樣也需要扁平化，因?yàn)楸馄交l(fā)展可以讓通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)獲得更大的發(fā)展自由度，降低對(duì)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的依賴，以降低相關(guān)的運(yùn)行投資成本。進(jìn)行扁平化發(fā)展的關(guān)鍵是對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。這種扁平化的發(fā)展模式，可以對(duì)傳統(tǒng)的基站位置進(jìn)行替代，直接實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的降低，對(duì)機(jī)房的投資和使用消耗也可以大幅節(jié)省。此外，PTN 的扁平化發(fā)展也對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的形式進(jìn)行了相應(yīng)變化，使得目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次變的更為簡(jiǎn)便，拓展了PTN 傳輸通道，實(shí) 現(xiàn)了增寬。

3.3 5G 承載中的OTN 關(guān)鍵技術(shù)

5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，可以讓寬帶運(yùn)行具有更高的傳輸速度、更高效率的運(yùn)行以及更為經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。同時(shí)，相關(guān)的業(yè)務(wù)傳輸也會(huì)消耗更低的耗能。當(dāng)寬帶傳輸速率大于100 Gb/s 時(shí)，相干技術(shù)就開(kāi)始廣泛運(yùn)用。信號(hào)傳輸中，需提高傳輸?shù)母咝?，降低傳輸成本。目前，主要利用方式是使? 級(jí)的脈沖幅度調(diào)試技術(shù)以及離散多載波技術(shù)對(duì)光接口進(jìn)行革新。

3.4 DWDM 方案

針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的分析，可以考慮使用有源WDM 和無(wú)源WDM 兩種不同的方案。無(wú)源方案中的DWDM 方案是5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的更為合理的方案。使用無(wú)源方案的DWDM 方案能夠降低信息傳輸成本，增強(qiáng)信息傳輸效率，能夠幫助接入側(cè)使用信能的提升。

3.5 中傳與回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

在中傳和回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)于寬帶和組網(wǎng)的靈活性都有了較高的要求，需要根據(jù)同一承載方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，骨干層、匯聚層與接入層的不同層次，都需要能夠協(xié)同工作。除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化外，還需要利用OTN 網(wǎng)絡(luò)，引入更多可以對(duì)以太網(wǎng)、多協(xié)議標(biāo)簽交換流量進(jìn)行監(jiān)控的方式來(lái)滿足5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載需求，以便能夠達(dá)到5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 運(yùn)營(yíng)商通信傳輸服務(wù)

在運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行通信傳輸運(yùn)營(yíng)服務(wù)中，也需要注意運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)成本和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本的控制，需要降低光纖的使用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化完成后，需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扁平化，對(duì)光纖資源的使用能夠提高使用效率。

4 結(jié) 論

5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和普及，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是目前的主要研究方向和發(fā)展方向。未來(lái)實(shí)現(xiàn)5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，需要相關(guān)通信部門(mén)和通信企業(yè)通力合作，共同努力。