5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求及傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略

劉 波，王迎輝

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012)

0 引 言

由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，移動(dòng)通信技術(shù)得到了快速發(fā)展。目前，4G網(wǎng)絡(luò)在傳輸過(guò)程中存在傳輸速度慢、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差以及無(wú)法流暢觀看視頻等問(wèn)題，使得人們對(duì)優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的要求格外迫切。無(wú)論是工作還是生活，都急需傳輸速度快及信號(hào)穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，一定程度上促進(jìn)了5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，人們將享受更加優(yōu)質(zhì)的上網(wǎng)體驗(yàn)。

1 5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的含義

5G移動(dòng)通信也叫第5代蜂窩移動(dòng)通信，特點(diǎn)是節(jié)約能源、節(jié)省時(shí)間、高速率、低成本、擴(kuò)大系統(tǒng)容量以及連接大規(guī)模設(shè)備等。5G移動(dòng)通信在傳輸速度上要比4G快許多，如一部完整的超高清畫(huà)質(zhì)電影，在5G網(wǎng)絡(luò)下只需1 s就能下載完成，大大縮短了等待時(shí)長(zhǎng)，改善了用戶體驗(yàn)[1]。5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與4G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，不但提高了信息獲取效率，而且接收信息和發(fā)送信息的時(shí)間明顯縮短，真正實(shí)現(xiàn)了信息的即時(shí)性。對(duì)用戶而言，使用體驗(yàn)也更加良好，符合社會(huì)發(fā)展的需求。因此，研究和建設(shè)5G移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)具有非常重要的意義。

2 5G通信技術(shù)傳輸設(shè)備背景

移動(dòng)通信技術(shù)傳輸設(shè)備是移動(dòng)通信不可或缺的部分，是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的載體。如果沒(méi)有傳輸設(shè)備，移動(dòng)通信將失去價(jià)值。所以，要高度重視傳輸設(shè)備的質(zhì)量和水平，并不斷進(jìn)行提升，更好地促進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)的推廣和發(fā)展。

2.1 輕巧個(gè)性化

通信技術(shù)的進(jìn)步離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也離不開(kāi)人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。比如，人們希望通信設(shè)備方便攜帶，于是有了體積較小、方便攜帶的通信設(shè)備。通信傳輸設(shè)備的進(jìn)步，滿足人們對(duì)產(chǎn)品高性能的要求，體現(xiàn)了科技的進(jìn)步與發(fā)展。通過(guò)新技術(shù)可以使傳輸設(shè)備更加輕巧，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，滿足人們的多樣化需求。通信技術(shù)的發(fā)展不僅帶動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，也一定程度上減少了能源的損耗[2]。

2.2 功能齊全，信號(hào)穩(wěn)定

一部分用戶對(duì)產(chǎn)品現(xiàn)有功能有新的要求，為滿足這些用戶的需求，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化。在滿足用戶對(duì)產(chǎn)品功能需求的情況下，優(yōu)質(zhì)的信號(hào)傳輸功能十分必要。目前，通信技術(shù)傳輸設(shè)備具有的功能涉及人們生活的方方面面，信號(hào)傳輸能力非常強(qiáng)大。在未來(lái)，現(xiàn)有的傳輸設(shè)備會(huì)衍生出更加高端、功能更加全面的信號(hào)傳輸設(shè)備，信號(hào)不易受到各種因素的干擾，保證傳輸設(shè)備在該區(qū)域穩(wěn)定使用。新的信號(hào)傳輸設(shè)備不但能給用戶帶來(lái)優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)，還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，避免產(chǎn)生由設(shè)備故障導(dǎo)致浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源的情況[3]。此外，可以合并多種網(wǎng)絡(luò)線路，幫助運(yùn)營(yíng)商降低成本，提高效率。

2.3 一體化網(wǎng)絡(luò)傳輸

一體化網(wǎng)絡(luò)傳輸就是通過(guò)同一種系統(tǒng)整合傳輸速度一致的單體，并有效控制這些傳輸設(shè)備。一體化網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的優(yōu)勢(shì)特征比較明顯，最突出的特點(diǎn)是將單體傳輸設(shè)備融合為一個(gè)高效的控制系統(tǒng)，而不是將單體傳輸設(shè)備簡(jiǎn)單組合起來(lái)。傳輸設(shè)備一體化既可以充分利用單體傳輸設(shè)備，也可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)管理，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。實(shí)際使用中，一體化設(shè)備一般會(huì)進(jìn)行設(shè)備備份。備份主要是為了處理和分析數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)[4]。在工作中應(yīng)用一體化設(shè)備不但可以提高效率，還可以充分利用資源，避免造成資源浪費(fèi)。

2.4 多方向發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的提升以及設(shè)備功能和質(zhì)量的完善，一定程度上得益于電子行業(yè)的發(fā)展。隨著市場(chǎng)需求的變化，網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的發(fā)展走向多元化。目前，網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備得到了較好發(fā)展，可以即時(shí)傳送和接收數(shù)據(jù)，且設(shè)備性能比較穩(wěn)定，多媒體化的應(yīng)用也簡(jiǎn)單可靠，只需一臺(tái)通信傳輸設(shè)備就可以控制多種網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率高效快速的同時(shí)有效控制了成本[5]。

3 5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要需求

3.1 帶寬傳輸必須高于4G

5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)對(duì)寬帶的要求更高，頻段要比傳統(tǒng)高一些，頻譜也更寬一些。與LTE相比，10倍的寬帶才可以滿足5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)一部分局域網(wǎng)的建設(shè)，因此5G基站的建設(shè)對(duì)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和規(guī)模要求較高。建設(shè)一個(gè)大型的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)基站至少需要建設(shè)12 000個(gè)小型區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中心的寬帶在運(yùn)營(yíng)初期必須超過(guò)6 Tb/s，成熟階段至少需達(dá)到17 Tb/s，才能滿足5G通信的傳輸承載要求，確保5G網(wǎng)絡(luò)的正式推廣和運(yùn)行[6]。

3.2 降低時(shí)延

通過(guò)3GPP標(biāo)準(zhǔn)大致可知，5G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延需求要滿足一定的指標(biāo)和規(guī)定。移動(dòng)終端-CU（eMBB）中規(guī)定時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)為4 ms，移動(dòng)終端-CU（uRLLC）中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)為0.5 ms。要想降低時(shí)延，必須優(yōu)化調(diào)整5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的組建方式，確保5G通信質(zhì)量和水平[7]。因此，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)最大程度降低時(shí)延時(shí)長(zhǎng)，加快信息傳播速度，提高網(wǎng)絡(luò)速率，確保消費(fèi)者良好的體驗(yàn)感受。

3.3 組網(wǎng)靈活

5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的靈活組網(wǎng)主要有兩方面要求：一是回傳網(wǎng)絡(luò)；二是中傳網(wǎng)絡(luò)?；貍骶W(wǎng)絡(luò)要求將建立5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的CU、核心網(wǎng)絡(luò)以及鄰近的CU連接起來(lái)，連接方法根據(jù)實(shí)際選擇。如果采用人工方式連接配置，難度會(huì)很大，因?yàn)榕渲昧烤薮?，成本?huì)很高，且無(wú)法保證效果。中傳網(wǎng)絡(luò)中，在5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)初始階段，DU和CU間的關(guān)系比較穩(wěn)定。但是，隨著CU部署的成熟，動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和負(fù)載分擔(dān)能力也需要提高[8]。處于云化階段時(shí)，5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中的DU和CU會(huì)產(chǎn)生變異，對(duì)應(yīng)的關(guān)系會(huì)完全改變。對(duì)于這種一對(duì)多的關(guān)系要單獨(dú)配置，然后統(tǒng)一調(diào)度。

4 5G移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略

4.1 升級(jí)改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有明顯的層次化，為滿足網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和優(yōu)化，運(yùn)營(yíng)商針對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)向著扁平化發(fā)展研究。LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，移動(dòng)通信部門(mén)重點(diǎn)研究無(wú)線承載業(yè)務(wù)及無(wú)線空口技術(shù)，優(yōu)化提升業(yè)務(wù)質(zhì)量和技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改造和升級(jí)過(guò)程中，應(yīng)先將運(yùn)維成本控制到最低，減少光纖資源的用量，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扁平化發(fā)展具有重要作用。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改造升級(jí)過(guò)程中，要盡量縮減網(wǎng)絡(luò)層次[9]。這個(gè)過(guò)程需有序規(guī)劃，逐步完成。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)格局做出對(duì)應(yīng)布局，支持容量的擴(kuò)展建設(shè)，并通過(guò)自身具備的能力調(diào)整工作重點(diǎn)，從而減少網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的層次化，有效提高寬帶質(zhì)量。

4.2 完善城域網(wǎng)的PTN網(wǎng)絡(luò)

有序改造骨干網(wǎng)QoS的過(guò)程中，要不斷完善城域網(wǎng)的PTN網(wǎng)絡(luò)，保障網(wǎng)絡(luò)端對(duì)端的QoS[10]。LTE站點(diǎn)數(shù)量龐大，站點(diǎn)會(huì)隨著5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展，并向著密集化方向不斷發(fā)展。

想要盡可能控制并減少網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合QoS技術(shù)與IP等應(yīng)用場(chǎng)景，促使Diff-Serv技術(shù)獲得了更廣泛的使用和發(fā)展。在改善城域網(wǎng)的PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，要注意性能優(yōu)化過(guò)程中的設(shè)備老舊問(wèn)題[11]，確保改造過(guò)程中使用的設(shè)備可以達(dá)到新功能的要求。建設(shè)過(guò)程中，要做好對(duì)節(jié)點(diǎn)位置的分析，批量?jī)?yōu)化改造網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保有效完善城域網(wǎng)，以加快5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，確保5G網(wǎng)絡(luò)順利普及。

4.3 確保寬帶和組網(wǎng)的靈活性

網(wǎng)絡(luò)部署過(guò)程中，寬帶及組網(wǎng)均是按照同一方案執(zhí)行的。在實(shí)操過(guò)程中面臨的網(wǎng)絡(luò)層次是不同的，其中主要有接入層、骨干層以及匯聚層等。不但要改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還需確保OTN網(wǎng)絡(luò)以多種方式滿足5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸承載的要求。例如，可利用以太網(wǎng)或多協(xié)議標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)流量監(jiān)控[12]，促進(jìn)5G通信網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展。

4.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向著扁平化發(fā)展

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有層次化特點(diǎn)。隨著5G通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，通信傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也要不斷完善。加強(qiáng)對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究，以便滿足目前網(wǎng)絡(luò)IP化發(fā)展的要求，由多層次化向扁平化發(fā)展。以LTE網(wǎng)絡(luò)為例，現(xiàn)階段LTE網(wǎng)絡(luò)是相對(duì)完善的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，且隨著對(duì)其相關(guān)領(lǐng)域的研究，網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線承載能力持續(xù)提升，對(duì)空口技術(shù)的改造已初見(jiàn)成效。目前，通信傳輸網(wǎng)絡(luò)向著扁平化方向發(fā)展[13]。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，研究人員要積極深入地展開(kāi)研究，力求制定出切實(shí)有效的應(yīng)對(duì)策略，保證5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。

在經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步的社會(huì)背景下，5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是大勢(shì)所趨。因此，運(yùn)營(yíng)商要加大相關(guān)的投入和研究，以用戶體驗(yàn)為核心，不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，加快5G通信技術(shù)的發(fā)展。

5 結(jié) 論

從目前5G通信技術(shù)的發(fā)展和研究來(lái)看，2020年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)5G通信技術(shù)的正式使用和全面覆蓋。5G移動(dòng)通信技術(shù)和4G移動(dòng)通信技術(shù)相比，網(wǎng)絡(luò)速率更高，寬帶更寬，也更加穩(wěn)定可靠，無(wú)線覆蓋更廣，傳輸延時(shí)更低。5G移動(dòng)通信技術(shù)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，前景廣闊，必將在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，因此應(yīng)加大研究力度，確保5G更好地投入使用。