5G傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方案

于東玉

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

通信網(wǎng)絡(luò)自誕生以來，對人們的生活、工作以及出行等產(chǎn)生了巨大影響。人們對信息交流便利的需求，加快了網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展進(jìn)程。5G作為當(dāng)下最熱門的科學(xué)技術(shù)，各國都想占得5G領(lǐng)域的高地。隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的增長，我國對通信網(wǎng)絡(luò)的科研愈發(fā)重視。如今，以華為和中興為代表的高新技術(shù)公司成為5G技術(shù)的領(lǐng)頭羊，并取得了卓越成就。

1 5G發(fā)展與愿景

作為最新一代的蜂窩移動通信技術(shù)，5G移動通信技術(shù)逐步發(fā)展并被廣泛應(yīng)用，促使5G通信時代和全面信息化時代的到來。伴隨著無線網(wǎng)絡(luò)的接入與應(yīng)用，它支持下的BBU池組化得以實現(xiàn)，同時推動著5G的發(fā)展。此技術(shù)模式不僅可在移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與發(fā)展中實現(xiàn)基帶資源的整合運用，而且可大幅提升頻率資源利用率，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量增加與擴(kuò)展。此外，BBU池組化的基帶池架構(gòu)可在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計和組建過程中，充分利用網(wǎng)絡(luò)寬度中相對處于靈活狀態(tài)的BBU和RRU通信接口，滿足無線信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、低誤碼以及低延遲的需求，以達(dá)到更高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量與效果。

5G構(gòu)想誕生以來，許多國家都投入了大量人力和財力進(jìn)行研發(fā)。我國也很重視5G的研發(fā)，并制訂了相關(guān)政策。目前，我國已經(jīng)在廣州、上海以及北京等城市部署了約100個5G基站[1]。未來，5G將會融入社會的各行各業(yè)，如汽車領(lǐng)域的無人駕駛、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程手術(shù)、3D打印以及機(jī)器人等，將會推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)、管理模式以及資源配置的變革。中國信息研究所預(yù)估我國在2020—2025年間，數(shù)字經(jīng)濟(jì)會增長15.2萬億元。到2025年，5G將會推動新興業(yè)務(wù)消費超過8萬億元，并帶來300萬個就業(yè)機(jī)會?？梢?，5G的發(fā)展前景超乎想象[2]。

2 5G技術(shù)存在的優(yōu)勢

2.1 5G容量的提升

從容量方面來講，單位面積上5G比4G的移動數(shù)據(jù)流量增長了1 000倍。

2.2 5G傳輸速率的提升

從傳輸速率方面來講，單個用戶的數(shù)據(jù)提升了10～100倍，傳輸速率峰值可以達(dá)到10 Gb/s，是4G網(wǎng)絡(luò)速率的100倍。這樣的傳輸速度下，可以做到幾秒內(nèi)下載完成一部電影。

2.3 5G延時的縮短和可接入設(shè)備的提升

4G網(wǎng)絡(luò)的延時大多處于20～40 ms，5G的延時相較于4G縮短了5倍左右，可接入的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增加了10～100倍，節(jié)省了大量資源，降低了能耗，并且提高了可靠性[3]。

3 傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢

3.1 傳送網(wǎng)的功能和組成

作為一種網(wǎng)絡(luò)，傳送網(wǎng)的功能是完成不同地點間信息的轉(zhuǎn)移和傳遞，并在同一時間完成故障的自動切換保護(hù)、帶寬調(diào)整以及管控等管理維護(hù)功能。傳送網(wǎng)由參考點、拓?fù)湓?、傳送實體以及傳送處理功能組成。

3.2 傳送網(wǎng)的發(fā)展

20世紀(jì)90年代開始，SDH設(shè)備被傳送網(wǎng)應(yīng)用，使得傳送網(wǎng)的組網(wǎng)和保護(hù)功能被充分利用。SDG技術(shù)在傳送網(wǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。WDM設(shè)備的出現(xiàn)擴(kuò)展了光領(lǐng)域，利用光纖通信的波分特性，提高了傳送網(wǎng)的容量。目前，WDM的快速發(fā)展成為傳送網(wǎng)實現(xiàn)大容量的主要手段[4]。WDG系統(tǒng)主要用于點和點間的長途運輸，其聯(lián)網(wǎng)是在SDH電層上完成的。

3.3 傳送網(wǎng)的概述

通信網(wǎng)的主要功能是通信，包括建立通信連接和管理連接過程。通信網(wǎng)的兩大功能是指完成任意兩點間信息轉(zhuǎn)移的傳送功能，實現(xiàn)各種輔助服務(wù)操作維護(hù)的控制功能。從信息傳遞的邏輯功能角度看，傳送網(wǎng)是指在不同地點完成各點間的信息轉(zhuǎn)移和傳遞功能的網(wǎng)絡(luò)[5]。

4 5G對傳送網(wǎng)的要求

4.1 低時延要求

時延是指信息從一端傳送到另一端需要的時間。時延低對應(yīng)的是傳送速度快，5G要求時延在1 ms以內(nèi)[6]。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是5G技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，而這兩大領(lǐng)域?qū)τ谛畔r延的要求較高。因此，5G技術(shù)要想獲得普及，必須滿足其低時延的功能需求。

想要達(dá)到低時延，需解決一些內(nèi)部時延問題，其中光纖傳輸?shù)缆穼r延的影響最大，所以需要縮短光纖輸送的距離。未來的無人駕駛汽車、公共安全以及遠(yuǎn)程手術(shù)等，都對時延有較高要求。低時延作為5G傳輸?shù)闹匾笜?biāo)，一定要有技術(shù)方面的關(guān)鍵突破。

4.2 高靈活性要求

5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)相比，具有更豐富的服務(wù)類型和應(yīng)用場景，相應(yīng)的服務(wù)寬帶需更加靈活與及時，故傳送網(wǎng)絡(luò)需具備靈活特性，以實現(xiàn)帶寬的動態(tài)化分配。

圖1 5G演進(jìn)方案

5G不論是在基站的架設(shè)過程中，還是應(yīng)用場景和資源分配方面，都面臨著基站鋪設(shè)密集、應(yīng)用場景復(fù)雜多變以及CU和DU等資源分配不均勻等問題。為解決這些問題，對5G提出了高靈活性要求，保證基站在信息傳送時結(jié)合數(shù)個基站能夠在不同應(yīng)用場景中快速切換，從而合理調(diào)控資源。5G的演進(jìn)方案如圖1所示。

4.3 帶寬要求

5G作為具有超快傳輸速率的新一代通信網(wǎng)絡(luò)，必要擁有與之匹配的帶寬，以滿足日漸增長的信息傳輸速率要求。因此，5G傳送網(wǎng)必然要有大帶寬與大容量的功能。

4.4 可靠性要求

5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍會越來越廣。未來的無人駕駛、遠(yuǎn)程控制以及機(jī)器人等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)都需要一個可靠的運行環(huán)境[7]。

4.5 大容量要求

作為傳送網(wǎng)的指標(biāo)之一，大容量符合傳送網(wǎng)的發(fā)展趨勢。5G背景下，傳送量很重要。隨著5G相關(guān)技術(shù)的快速創(chuàng)新，傳送網(wǎng)容量會越來越大，最終達(dá)到5G網(wǎng)絡(luò)要求的容量標(biāo)準(zhǔn)。

5 傳送網(wǎng)演進(jìn)方案

5.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

科技迅速發(fā)展的影響下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也在迅速進(jìn)化，由最初的層次化演變?yōu)楝F(xiàn)在的扁平化。隨著5G時代的到來，原有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并不適用于當(dāng)下，可以以現(xiàn)有架構(gòu)為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行優(yōu)化與提升，使其能夠滿足當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)展需求。

分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）的發(fā)展趨向扁平化，對通信公司起到了積極影響。扁平化可以降低通信公司的運行成本，減少光纖的使用。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對扁平化的快速更新很有幫助，并能減少物資的使用。建設(shè)傳送網(wǎng)時，不是同一公司生產(chǎn)的設(shè)備可能會產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差，導(dǎo)致建設(shè)不能順利完成或完成后產(chǎn)生故障。所以，選擇傳輸設(shè)備時應(yīng)該盡量選擇同一公司產(chǎn)品，保證傳輸設(shè)備能夠順利建成，從而減少通信公司的財務(wù)損失[8]。

5.2 城域網(wǎng)PTN的優(yōu)化

差分服務(wù)機(jī)制（QoS）是PTN技術(shù)的一項機(jī)制，可以監(jiān)控整體流量。差分服務(wù)機(jī)制和PTN技術(shù)的配合，可以營造一個很好的環(huán)境，避免資源浪費。老式PTN技術(shù)已經(jīng)不能產(chǎn)生很好的使用效果，因此需要更新舊設(shè)備，有效結(jié)合新舊裝置，充分利用設(shè)備的功能。在此基礎(chǔ)上，具體分析節(jié)點數(shù)據(jù)，對新舊裝置進(jìn)行科學(xué)合理的性能升級，徹底優(yōu)化城域網(wǎng)PTN，從而為傳送網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5.3 傳送網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化

5G對傳送網(wǎng)的穩(wěn)定性和靈活性等指標(biāo)有更高的要求，為適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求，需要優(yōu)化和改進(jìn)傳送網(wǎng)的傳輸技術(shù)。優(yōu)化和改進(jìn)過程要從最初的設(shè)計和建造開始，融入LETF方法，這對傳送網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用[9]。

6 結(jié) 論

5G時代對于通信行業(yè)而言，可謂通信技術(shù)發(fā)展歷程的里程碑，也是社會經(jīng)濟(jì)良好持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)階段。為促使5G傳送網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)落地，應(yīng)嚴(yán)格把控設(shè)計、建設(shè)、運營以及維護(hù)等各個環(huán)節(jié)，推動5G建設(shè)，同時針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整與優(yōu)化，以期為人們提供便利而快捷的生活，從而促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。