5G傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)方案研究

顏 為

(海南電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，海南 ?？?571100)

0 引言

5G時(shí)代的到來，極高的速率、極大的容量、極低的時(shí)延等特點(diǎn)，重新定義了無線接入網(wǎng)(RAN)架構(gòu)，與4G相較而言，接入網(wǎng)中的BBU，RRU，天線被CU，DU，AAU功能實(shí)體所替代，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和靈活，對(duì)基站配套提出了更高的要求，配套的傳送網(wǎng)需要滿足“高速率、低時(shí)延、廣連接”的要求，并結(jié)合業(yè)務(wù)和現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，目前大多數(shù)傳送網(wǎng)都是基于4G網(wǎng)絡(luò)搭建，與5G的承載需求較差較大，如何構(gòu)建高效的傳送網(wǎng)，滿足5G業(yè)務(wù)的承載要求是一個(gè)值得深入探討的課題[1-2]。

1 5G傳送網(wǎng)

5G系統(tǒng)是目前最新的移動(dòng)通信技術(shù)，即第五代的移動(dòng)通信服務(wù)。5G通信體系的主要目標(biāo)不僅僅是更好地服務(wù)智能移動(dòng)終端，而是通過構(gòu)建高效的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行體系，在當(dāng)前全國各地智能化城市建設(shè)服務(wù)體系中，能夠提供高效且可靠的通信服務(wù)環(huán)境，而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要配套構(gòu)建完善的傳送網(wǎng)。

傳送網(wǎng)是指為各項(xiàng)功能服務(wù)提供穩(wěn)定數(shù)據(jù)交互的平臺(tái)，基于當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展的情況，為滿足高速率的數(shù)據(jù)傳輸，需要配套完成更加先進(jìn)高效的交互模塊和終端服務(wù)體系，在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髁糠浅４?，需要更加高效的帶寬調(diào)控體系，傳送網(wǎng)的目的就是為5G通信的高效運(yùn)行提供良好的環(huán)境。

2 5G傳送網(wǎng)功能需求分析

2.1 5G傳送網(wǎng)在寬帶與容量方面的需求

5G是第五代通信服務(wù)體系，在通信技術(shù)的進(jìn)步下，5G通信的數(shù)據(jù)交互效率實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，而傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)已經(jīng)難以適應(yīng)實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸需求，因此基于5G的傳送網(wǎng)在帶寬方面實(shí)現(xiàn)了較大提升，必須滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨骩3-5]。

另外，數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)井噴式增長，傳統(tǒng)傳送網(wǎng)雖然也在不斷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擴(kuò)容，以確保數(shù)據(jù)的正常交互。但是發(fā)展到了5G時(shí)代，數(shù)據(jù)承載和傳輸量呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)上升，基于5G的傳送網(wǎng)需要在底層上對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量進(jìn)行改造升級(jí)，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.2 5G傳送網(wǎng)在技術(shù)方面的需求

5G網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)之一就是低時(shí)延，在實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的過程中，需要對(duì)所承載的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)升級(jí)改造需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保高效的傳輸效率。對(duì)于升級(jí)改造的傳送網(wǎng)靈活性要求更高，直接影響到的5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。另外5G傳送網(wǎng)建設(shè)越來越智能化是發(fā)展的主流趨勢，隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，5G網(wǎng)絡(luò)體系中會(huì)承載更多的先進(jìn)設(shè)備。

3 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)承載的要求

3.1 無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的承載要求

5G通信時(shí)代的到來，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)帶來了諸多要求，第一是基站覆蓋范圍縮小，會(huì)使得站間密度增加，由此導(dǎo)致投資和維護(hù)成本上的增多。第二是載波聚合會(huì)形成較為明顯的站間載波干擾，這會(huì)使得基站邊緣用戶的體驗(yàn)大打折扣，無法體驗(yàn)5G帶來的流暢體驗(yàn)。第三是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)會(huì)使得控制的集中化和無線網(wǎng)絡(luò)接入的集中化，現(xiàn)有的站點(diǎn)獨(dú)立接入核心網(wǎng)的現(xiàn)況已經(jīng)無法滿足5G的高速發(fā)展。

應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，能夠使得網(wǎng)關(guān)設(shè)備分布到網(wǎng)絡(luò)邊緣，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、云計(jì)算服務(wù)和信息數(shù)據(jù)緩存部署到高度分布的環(huán)境當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)能力的融合，能夠更好滿足5G低時(shí)延和高帶寬業(yè)務(wù)的要求[6]。

3.2 相關(guān)運(yùn)營業(yè)務(wù)的承載要求

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，越來越多的移動(dòng)終端豐富了人們的工作生活，相關(guān)的云業(yè)務(wù)、視頻應(yīng)用也越來越豐富，傳送網(wǎng)作為基礎(chǔ)承載互聯(lián)網(wǎng)，需要滿足以下要求。

第一，高帶寬對(duì)于很多大客戶業(yè)務(wù)，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和視頻應(yīng)用的趨勢下，高寬帶、低時(shí)延的業(yè)務(wù)體驗(yàn)需求已經(jīng)完全爆發(fā)，帶寬向高倍速率演進(jìn)。第二，高安全、高可靠，確?？蛻魳I(yè)務(wù)的安全隔離，形成立體式的安全防護(hù)體系，對(duì)業(yè)務(wù)的恢復(fù)時(shí)間更為重視，很多業(yè)務(wù)客戶要求在50 ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)恢復(fù)。第三，多業(yè)務(wù)、多租戶是目前很多大客戶運(yùn)營的基礎(chǔ)，一張網(wǎng)絡(luò)能夠基本滿足大客戶要求成了運(yùn)營商構(gòu)建大客戶承載網(wǎng)的基本要求。第四，快速易部署，進(jìn)入5G時(shí)代，業(yè)務(wù)上線時(shí)間是贏得商機(jī)的重要基礎(chǔ)，傳統(tǒng)運(yùn)營商開通專線基本上以月為單位進(jìn)行計(jì)算，而目前大客戶的需求要求以天為單位來進(jìn)行計(jì)算。

4 5G光傳送網(wǎng)技術(shù)方案分析

4.1 大規(guī)模天線應(yīng)用

大規(guī)模的天線應(yīng)用，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成相關(guān)設(shè)施的裝備及調(diào)試工作，投產(chǎn)前還需要進(jìn)行評(píng)估。如在某地試點(diǎn)建設(shè)大規(guī)模天線，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高效傳輸，則需要提前完成天線運(yùn)行狀態(tài)調(diào)試、輔助設(shè)施的裝備到相應(yīng)的區(qū)域，以確保整個(gè)系統(tǒng)能夠正常高效的運(yùn)行。

4.2 信號(hào)傳遞線路應(yīng)用

信號(hào)傳遞線路是基于傳送網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來配套應(yīng)用的，如信號(hào)傳遞中的有線5G系統(tǒng)，不僅僅需要光纖通信來應(yīng)用解決，還需要對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)傳送網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來選擇通道傳導(dǎo)到對(duì)應(yīng)的位置上，在此基礎(chǔ)上通過通信基站以及相關(guān)通信設(shè)施，構(gòu)建形成穩(wěn)定的連接狀態(tài)，這樣做的主要目的在于確保裝置參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于其他型號(hào)的處理，也必須經(jīng)過數(shù)據(jù)的加工處理，確保系統(tǒng)內(nèi)部信息都能夠得到高效的傳遞。

4.3 頻段調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

頻段調(diào)整技術(shù)是通過大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，對(duì)投入使用的集成電線頻段進(jìn)行記錄和跟蹤，通過記錄的數(shù)據(jù)，來對(duì)后續(xù)處理進(jìn)行整合與調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)整頻段運(yùn)行質(zhì)量的目的。另外根據(jù)頻段調(diào)整技術(shù)的規(guī)模、運(yùn)行水平等，對(duì)整體的運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。同時(shí)在完成一系列的調(diào)頻過程中，生成的數(shù)據(jù)能夠?yàn)楹罄m(xù)系統(tǒng)運(yùn)行提供資料參考。

4.4 網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)整依托于設(shè)定的調(diào)整程序來完成信息的整合與傳遞，信息的上傳或下載都需要依據(jù)資源傳遞的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以確保所有的網(wǎng)絡(luò)資源都能夠在內(nèi)部系統(tǒng)中進(jìn)行傳遞。在調(diào)整運(yùn)行的過程中，需要對(duì)投入的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管，如供配電系統(tǒng)、對(duì)運(yùn)行的狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)記錄，以便能夠準(zhǔn)確迅速地定位問題，并及時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維保[7]。

5 SPN傳送網(wǎng)技術(shù)方案分析

5.1 大帶寬技術(shù)

大帶寬技術(shù)是5G傳送網(wǎng)優(yōu)化升級(jí)當(dāng)中最重要的內(nèi)容，根據(jù)5G傳送網(wǎng)建設(shè)需求，核心寬帶不能低于110 G，接入寬帶不能低于256 G，大寬帶的傳送要求，必須應(yīng)用光纖網(wǎng)，以確保大帶寬目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，另外還要充分考慮SPN彩光方案及FlexE通道等，以便能夠滿足整體建設(shè)目標(biāo)，利用大寬帶技術(shù)來推動(dòng)5G傳送網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程。5G流量測算模型如圖1所示。

圖1 5G 流量測算模型

5.2 統(tǒng)一管控技術(shù)

5G傳送網(wǎng)建設(shè)十分復(fù)雜，其中統(tǒng)一管控技術(shù)是非常重要的內(nèi)容之一，對(duì)整個(gè)傳送網(wǎng)建設(shè)有著十分重要的作用。當(dāng)所有設(shè)備都調(diào)試完畢后，5G傳送網(wǎng)才能順利投入使用，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男ЧＲ虼?，加?qiáng)傳送網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的管控和維護(hù)至關(guān)重要，在前期建設(shè)的過程中，就需要提前進(jìn)行規(guī)劃，建立統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)，發(fā)揮出監(jiān)督管控的作用，這不僅僅是加強(qiáng)設(shè)備和技術(shù)管理的需要，同時(shí)也是提高資源利用率的關(guān)鍵，這對(duì)5G傳送網(wǎng)的建設(shè)的整體效果和未來應(yīng)用都有十分重要的效果。除此之外，統(tǒng)一管控技術(shù)的兼容性較好，這是綜合考慮5G傳送網(wǎng)設(shè)備所做出的優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)底層進(jìn)行控制，確保5G傳送網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)整體5G傳送網(wǎng)架構(gòu)的建設(shè)意義重大。

5.3 切片分組網(wǎng)架構(gòu)

SPN技術(shù)方案，通過運(yùn)用創(chuàng)新的以太網(wǎng)分片技術(shù)(SE)和SR-TP技術(shù),并融合光層DWDM技術(shù)的層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制，SPN分層架構(gòu)如圖2所示，若要實(shí)現(xiàn)分組數(shù)據(jù)路由處理的目標(biāo)，就必須要通過切片分組層[8-10]。

圖2 SPN分層架構(gòu)

6 結(jié)語

時(shí)間同步是通信技術(shù)的核心問題之一，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，無限空口影響下的時(shí)間精度要求越來越高，因此必須要高度重視時(shí)間服務(wù)器的控制，確保精度和終端實(shí)驗(yàn)進(jìn)度基本一致。超高精度時(shí)鐘源主要由都穩(wěn)定頻率源技術(shù)及衛(wèi)星接收技術(shù)兩種技術(shù)構(gòu)成，這是確保時(shí)間精度同步的關(guān)鍵技術(shù)力量。除此之外，5G傳送網(wǎng)新架構(gòu)建設(shè)的過程中，應(yīng)該綜合考慮影響因素和不同技術(shù)方案的優(yōu)劣勢以及投產(chǎn)后的應(yīng)用效果，綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，為5G傳送網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)降低時(shí)延的效果，可以在物理層采用波長直通的技術(shù)，這種技術(shù)是基于切片以太網(wǎng)的時(shí)隙交叉技術(shù)，除此之外，還可以通過采用低時(shí)延成幀或者FEC的方案。