5G技術(shù)下的傳送網(wǎng)新架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

張軍

【摘要】? ? 步入到新的發(fā)展階段，移動通信領(lǐng)域迎來了巨大的變革，4G時代悄然落下帷幕，5G時代成為了新的主流，對社會生產(chǎn)生活起到了重要影響。伴隨5G通信時代的來臨，5G網(wǎng)絡(luò)體系的架設(shè)和技術(shù)前行都成為不容忽視的環(huán)節(jié)。從現(xiàn)有技術(shù)來看，以5G為核心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還存在許多不足，實際運行中也暴露出諸多問題。5G服務(wù)需要完善的5G網(wǎng)絡(luò)體系作為基礎(chǔ)，期望更好的推動5G前行，本文就針對目前5G通信領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀展開剖析，探究5G技術(shù)特點和具體優(yōu)勢。此外，結(jié)合5G應(yīng)用過程出現(xiàn)的問題以及5G服務(wù)所需要的系統(tǒng)功能，探究如何更好的架設(shè)5G通信網(wǎng)絡(luò)，并克服關(guān)鍵技術(shù)，旨在為5G發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G通信? ? 傳送網(wǎng)? ? 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)? ? 關(guān)鍵技術(shù)

伴隨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐步滲透到生產(chǎn)生活的方方面面之中，物聯(lián)網(wǎng)已然成為當(dāng)前發(fā)展的主流趨勢，為井噴式增長的數(shù)據(jù)創(chuàng)造出更好的交互環(huán)境，5G也隨之而來。相較于傳統(tǒng)的LTE技術(shù)來說，5G網(wǎng)絡(luò)體系對數(shù)據(jù)傳輸效率有了更高的要求，同時也提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并能夠適應(yīng)不同的運行環(huán)境。比如說，eMBB服務(wù)可以為用戶提供更為穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)信號，mMTC為進(jìn)一步優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造條件，同時還有諸多低延時、高效率的功能服務(wù)。

一、5G通信與面向5G的傳送網(wǎng)

1.1 5G通信的發(fā)展現(xiàn)狀

5G系統(tǒng)作為新時期中全新的移動通信技術(shù)，也就是常說的第五代移動通信服務(wù)。從實際生產(chǎn)生活來說，移動通信領(lǐng)域用戶側(cè)的需求度和性能要求逐步攀升，尤其是伴隨智能移動終端的大規(guī)模應(yīng)用，致使用戶對數(shù)據(jù)通信效率有了更高的要求。此前，國內(nèi)應(yīng)用的4G通信體系能夠為用戶提供峰值為75Mb/s的數(shù)據(jù)交互，但這樣的效率漸漸無法適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。所以，推行5G網(wǎng)絡(luò)體系勢在必行。

經(jīng)過不斷的發(fā)展，5G通信體系中最為關(guān)鍵的部分已經(jīng)被攻克，大部分核心功能已經(jīng)完成。理論上5G通信網(wǎng)絡(luò)能夠給用戶提供最高的傳輸效率可以達(dá)到10Gb/s。當(dāng)前很多地區(qū)已經(jīng)開啟了5G系統(tǒng)的試運行。可以預(yù)見5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用也不會很遠(yuǎn)?？v觀5G發(fā)展來說，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建也是研究重點。

1.2 5G傳送網(wǎng)在新時代中的作用

傳送網(wǎng)主要指的是為各項功能服務(wù)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交互平臺。以當(dāng)前通信領(lǐng)域發(fā)展來說，數(shù)據(jù)傳輸過程需要搭建起高效的交換模塊和終端服務(wù)。各項業(yè)務(wù)均需要通過節(jié)點來進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互傳遞，并且要做好帶寬參數(shù)的調(diào)控管理。傳送網(wǎng)的構(gòu)建主要是為通信系統(tǒng)提供運行環(huán)境。從實際運行情況來看，傳送網(wǎng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，主要包括傳輸通路、維護(hù)體系以及復(fù)用系統(tǒng)等組件。

在5G通信的預(yù)期目標(biāo)中，并不單單是將智能移動終端作為服務(wù)對象，而是要為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全面運行提供可靠基礎(chǔ)。由此來說，5G網(wǎng)絡(luò)需要更好的融入到現(xiàn)有的智能化城市服務(wù)體系之中，并且為服務(wù)節(jié)點提供可靠的數(shù)據(jù)交互通道，構(gòu)建起高效的信息傳輸路徑。期望5G通信能夠真正實現(xiàn)預(yù)期要求，就要建立配套的傳送網(wǎng)。所以5G傳送網(wǎng)必然是未來發(fā)展中不可忽視的一部分。

二、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

縱觀近年來的發(fā)展，移動通信領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，數(shù)據(jù)傳輸效率進(jìn)一步提升。并且，5G網(wǎng)絡(luò)也在諸多行業(yè)中發(fā)揮出重要效用，因此對數(shù)據(jù)通信速率也有了更高的要求，尤其是在帶寬和容量兩個方面：

（1）帶寬參數(shù)的提升，保證數(shù)據(jù)傳輸效率滿足需求。相較于原有的移動通信服務(wù)來說，5G通信在數(shù)據(jù)交互效率方面有了重大突破。當(dāng)前現(xiàn)行的傳送網(wǎng)系統(tǒng)已然難以滿足5G用戶的需求，所以，以5G為對象的傳送網(wǎng)在帶寬方面有了進(jìn)一步提升。

（2）系統(tǒng)所能承載的數(shù)據(jù)量進(jìn)一步提高。步入信息化發(fā)展時期，最為關(guān)鍵的一點便是數(shù)據(jù)量井噴式提高。雖然原有的傳送網(wǎng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)容量方面已經(jīng)有了優(yōu)化，能夠保證數(shù)據(jù)的正常交互。但伴隨5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模普及，傳送網(wǎng)系統(tǒng)所要承載和分析的數(shù)據(jù)量顯著提升。由此來說，面向5G的傳送網(wǎng)在數(shù)據(jù)存儲量方面還要進(jìn)一步優(yōu)化，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.2 5G傳送網(wǎng)在技術(shù)方面的需求

對于5G傳送網(wǎng)來說，除了帶寬性能和數(shù)據(jù)容量兩個方面有了更高要求以外，還對技術(shù)服務(wù)提出更高標(biāo)準(zhǔn)。

其一，5G網(wǎng)絡(luò)運行時要具有更低的延時性。由于5G網(wǎng)絡(luò)需要融入到智能城市系統(tǒng)之中，要對產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時處理和分析。所以，5G傳送網(wǎng)應(yīng)當(dāng)以原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，針對運行過程中數(shù)據(jù)傳輸效率進(jìn)一步優(yōu)化，提高實時性。

其二，5G傳送網(wǎng)要提升自身的靈活度。當(dāng)前對于這一方面的研究仍處于初始階段，因為5G網(wǎng)絡(luò)未能建立起有效的靈活度，就會導(dǎo)致實際應(yīng)用時難以大規(guī)模普及。不僅如此，未來發(fā)展中生產(chǎn)生活的數(shù)據(jù)交互效率將會不斷提升。所以5G傳送網(wǎng)只有不斷增強靈活度，才能真正發(fā)揮出應(yīng)有作用。

其三，5G傳送網(wǎng)要朝著智能化發(fā)展，這也將是未來技術(shù)的主流趨勢。由于5G網(wǎng)絡(luò)體系中會加裝大量先進(jìn)設(shè)備，所以一旦5G傳送網(wǎng)的智能化水平不過關(guān)，就無法將設(shè)備效用發(fā)揮出來。

三、面向5G的傳送網(wǎng)新技術(shù)架構(gòu)

3.1 SPN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點分析

SPN服務(wù)，也就是虛擬加密網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)核是面向業(yè)務(wù)的安全技術(shù)體系。其基本概念的提出可以追溯到2008年。經(jīng)由長期的研究和實踐，SPN服務(wù)漸漸趨于成熟。此網(wǎng)絡(luò)能夠為公司運行提供可靠的安全保護(hù)，建立起物理分區(qū)和邏輯分區(qū)的隔離環(huán)境?；诠緦嶋H需要配備相應(yīng)的分析系統(tǒng)，構(gòu)建出適合公司發(fā)展的安全組織架構(gòu)。

SPN服務(wù)最大優(yōu)勢在于連接穩(wěn)定可靠，這對于5G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建起到十分關(guān)鍵影響。數(shù)據(jù)交互需要確保時效性滿足要求，而這恰恰就是由5G網(wǎng)絡(luò)的連接性所決定?？偟膩碚f，應(yīng)用SPN服務(wù)能夠更好地改善5G傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為數(shù)據(jù)運行創(chuàng)造良好環(huán)境。

3.2 SPN網(wǎng)絡(luò)在5G傳送網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的應(yīng)用價值

當(dāng)前，SPN服務(wù)已經(jīng)在5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中發(fā)揮出重要作用，具體價值如下：

（1）改善傳送網(wǎng)的延時性。將SPN服務(wù)應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)之中，能夠在物理層級降低延時。對于5G網(wǎng)絡(luò)來說，相關(guān)設(shè)備運行過程中的延時始終都是限制進(jìn)一步前行的關(guān)鍵。所以，借助SPN服務(wù)并配備高效的組網(wǎng)系統(tǒng)，能夠有效突破這一限制。

（2）如果5G網(wǎng)絡(luò)想要進(jìn)一步優(yōu)化延時問題，就要求配套裝置具有良好的同步能力。SPN服務(wù)正是解決這些問題的關(guān)鍵。由于SPN能夠讓設(shè)備運行達(dá)到更好的同步性能，最高可達(dá)到±5ns，所以在5G傳送網(wǎng)搭建過程中有著不可替代的意義。

3.3 5G RAN新架構(gòu)

5G系統(tǒng)隨著頻譜的擴(kuò)充以及多天線服務(wù)的應(yīng)用，如果仍采用原有的RAN架構(gòu)，就會出現(xiàn)帶寬不足等問題，因此要對接口進(jìn)行重構(gòu)。經(jīng)由重構(gòu)處理，5G系統(tǒng)中相關(guān)功能可以被細(xì)分為CU和DU兩部分，二者之間通過內(nèi)容數(shù)據(jù)的差異進(jìn)行劃定，其中CU側(cè)面向于無線通信的高層協(xié)議棧，而DU側(cè)則更多服務(wù)于物理層級的性能和實效。如圖1所示：

采用該類型架構(gòu)能夠有效根據(jù)應(yīng)用環(huán)境選擇CU或DU功能，不僅可以獨立運行，還能綜合使用。一體化功能服務(wù)同原有的CRAN體系相似。而分離運行時，CU處于高位，能夠有效完成非實效任務(wù)，同時還可以做到集中布控，在確保一致化操作的前提下，盡可能改善網(wǎng)絡(luò)性能。

四、5G傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

4.1大寬帶技術(shù)的研究和發(fā)展

期望5G傳送網(wǎng)帶寬參數(shù)能夠滿足需求，就要深入落實大寬帶技術(shù)的研發(fā)工作。從已有數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，5G傳送網(wǎng)對帶寬最大需求為110G，而最低也要保證25G以上?；谠撘髞碚f，實際搭建5G網(wǎng)絡(luò)時，要利用光纖構(gòu)建數(shù)據(jù)交互路徑，同時設(shè)計直驅(qū)方案進(jìn)行數(shù)據(jù)承載。此外，還需要綜合分析端口功能，將傳統(tǒng)方案變更為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式。為保證上述方案的可行性，還要將通道模式調(diào)整為FlexE結(jié)構(gòu)，從而更好完成端到端的控制。

4.2統(tǒng)一管控技術(shù)的研究和發(fā)展

作為5G傳送網(wǎng)中另一核心服務(wù)，統(tǒng)一管控也是研究的主要方向。由于構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)所需的系統(tǒng)裝置較為繁雜，一旦難以對其做好綜合管控，就可能失去應(yīng)有效用。由此來說，5G傳送網(wǎng)的設(shè)計還需要配備起綜合化的管理平臺。綜合管理系統(tǒng)的完善不單單需要從設(shè)備和技術(shù)方面入手，還要保證盡可能節(jié)省資源，以此來提升網(wǎng)絡(luò)的運行速率。結(jié)合實際運行環(huán)境來說，綜合管控服務(wù)還要具備良好的擴(kuò)展性和兼容性，以此來滿足系統(tǒng)的底層獲取和功能實現(xiàn)。

五、結(jié)論

5G傳送網(wǎng)的建立是未來發(fā)展的必然趨勢，也對社會生產(chǎn)生活起到至關(guān)重要的影響。期望進(jìn)一步帶動5G網(wǎng)絡(luò)水平的提升，本文主要從現(xiàn)有的5G通信著手分析，結(jié)合實際運行中的具體情況，探究網(wǎng)絡(luò)所需要的功能服務(wù)等。對此，5G傳送網(wǎng)需要融入SPN服務(wù)等更多先進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮出不同模塊的優(yōu)勢，進(jìn)而優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)。此外，本文還對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行深入剖析，為未來5G傳送網(wǎng)的發(fā)展提供指導(dǎo)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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