5G通信中數(shù)據(jù)傳輸可靠性研究

黃成進(jìn)

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司河源分公司，廣東 河源 517000）

1 5G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 MIMO技術(shù)

在5G通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)主要用于對信道容量進(jìn)行擴(kuò)充，應(yīng)科學(xué)對發(fā)送端、接收端天線的形式進(jìn)行設(shè)置，以確保傳輸高效、穩(wěn)定。根據(jù)場景需求，在應(yīng)用MIMO技術(shù)時(shí)，可以對天線形式進(jìn)行選擇，并實(shí)現(xiàn)對發(fā)射端和接收端的充分連接，由此可使用戶在接收和傳輸信息方面更加順暢，并確保信息安全。MIMO技術(shù)還可以全面劃分設(shè)施空間，當(dāng)接收到信號后，可以轉(zhuǎn)變成多頻天線形式，并保持頻率和發(fā)射功率不受影響。

1.2 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

部分5G通信系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)要求較高，針對該需求，應(yīng)科學(xué)對超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以應(yīng)用，在該技術(shù)的加持下，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)可獲得10倍的改善效益，具體表現(xiàn)為空間譜的使用率提升和覆蓋范圍擴(kuò)大。當(dāng)前，大部分蜂窩小區(qū)呈現(xiàn)出覆蓋區(qū)變小這一問題，導(dǎo)致分裂難度加大，運(yùn)營商很難選擇較佳的站點(diǎn)，由此，可利用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)深度和全面覆蓋。

1.3 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)作為一種臨近終端的短距離技術(shù)，在5G通信的數(shù)據(jù)傳輸過程中，可發(fā)揮出提高通信質(zhì)量和效率的顯著作用，并促進(jìn)實(shí)現(xiàn)終端間的高效協(xié)作。同時(shí)，在海量數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)的支持下，基站節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作性會增強(qiáng)，由此終端可組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，提高數(shù)據(jù)共享效率。

1.4 SPN技術(shù)

在應(yīng)用5G技術(shù)時(shí)，從提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的角度出發(fā)，技術(shù)人員應(yīng)關(guān)注帶寬、時(shí)延、分片等要素，可借助SPN技術(shù)對上述要素進(jìn)行優(yōu)化配置。SPN技術(shù)的主要優(yōu)勢在于可依托高效以太分組網(wǎng)，同時(shí)兼具面向傳送的分段路由技術(shù)和SR技術(shù)等，基于SPN技術(shù)構(gòu)建的5G通信網(wǎng)絡(luò)具有更大的帶寬，更低的時(shí)延，且能夠保證業(yè)務(wù)模塊相互獨(dú)立，并實(shí)現(xiàn)靈活鏈接。

1.5 毫米波技術(shù)

毫米波的波段范圍較窄，一般為30-300GHz。同時(shí)毫米波具有更高的傳輸質(zhì)量，且能夠支持全天候通信。對于緊缺頻譜資源的5G通信系統(tǒng)區(qū)域，可以使用毫米波對通信容量進(jìn)行有效提高。在構(gòu)建5G通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須創(chuàng)建超密集網(wǎng)絡(luò)，在具體構(gòu)建時(shí)，應(yīng)考慮到基站間距較短這一問題，積極的應(yīng)用毫米波技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)傳輸過程中抵抗基站間干擾的能力。

1.6 多址技術(shù)

多址技術(shù)是一種新型的技術(shù)形式，在5G網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)逐漸普及應(yīng)用。無線通信網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)基站會被多個(gè)用戶共同使用，因而作為數(shù)據(jù)接收端，應(yīng)具備更加科學(xué)的接受算法以實(shí)現(xiàn)對用戶信息的有效分離。具體如FDMA、SDMA技術(shù)等，可通過應(yīng)用上述技術(shù)使系統(tǒng)具備更高的接入容量。

2 提高5G通信中數(shù)據(jù)傳輸可靠性的具體策略

2.1 科學(xué)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在搭建5G通信系統(tǒng)時(shí)，技術(shù)人員首先要注重對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級和優(yōu)化改造。當(dāng)前，發(fā)展較好的為LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，作為移動通信部門，應(yīng)對無線承載業(yè)務(wù)和無線空口技術(shù)加深研究，以提高技術(shù)水平和業(yè)務(wù)質(zhì)量。在對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體改造時(shí)，應(yīng)注重控制運(yùn)維成本，并合理控制光纖資源用量，同時(shí)要對網(wǎng)絡(luò)層次進(jìn)行合理縮減，以搭建出更加科學(xué)的扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。技術(shù)人員要全面了解網(wǎng)絡(luò)格局，要從支持容量的擴(kuò)展建設(shè)視角出發(fā)，不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，確保寬帶質(zhì)量得到有效提升。

2.2 有序完善城域網(wǎng)PTN/SPN網(wǎng)絡(luò)

在對5G通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要關(guān)注對骨干網(wǎng)QoS的科學(xué)改造，具體應(yīng)通過完善城域網(wǎng)PTN網(wǎng)絡(luò)并向SPN網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)實(shí)現(xiàn)，獲得良好的網(wǎng)絡(luò)端對端的QoS網(wǎng)的運(yùn)行效果。結(jié)合LTE站點(diǎn)的實(shí)際情況可知，其數(shù)量較多，并會跟隨5G網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)謹(jǐn)不斷擴(kuò)展，同時(shí)密集性會相應(yīng)提升，會加大運(yùn)維難度和增加運(yùn)維成本。基于此，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)IP等應(yīng)用場景，有效接入QoS技術(shù)，以進(jìn)一步推動Diff-Serv技術(shù)的縱深應(yīng)用。相關(guān)人員應(yīng)跟進(jìn)城域網(wǎng)PTN網(wǎng)絡(luò)的改善建設(shè)情況，要對設(shè)備性能進(jìn)行檢測，并根據(jù)新功能要求對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)要科學(xué)分析節(jié)點(diǎn)位置，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)批量化的優(yōu)化改造，最終實(shí)現(xiàn)對城域網(wǎng)的有效改造。

2.3 全面搭建5G通信安全框架

對5G網(wǎng)絡(luò)安全框架進(jìn)行搭建，應(yīng)了解當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)中的接入云、云架構(gòu)以及處理云這三個(gè)要素。在搭建通信安全框架時(shí)，要以上述三個(gè)要素為依托實(shí)現(xiàn)科學(xué)部署，具體見圖1。

2.3.1 確保終端設(shè)備安全

隨著5G通信技術(shù)的不斷縱深發(fā)展，其越來越能滿足海量用戶的通信需求，同時(shí)能夠在接入各種設(shè)備時(shí)提高安全效益。在5G通信技術(shù)的支持下，互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的相關(guān)場景變得更加豐富，包括智能家居、智能樓宇、環(huán)境監(jiān)測、智能醫(yī)療、智能物流等，上述不同場景下對設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間的連接需求不同，所使用的終端設(shè)備不同，也就需要關(guān)注不同終端設(shè)備在接入時(shí)的安全性。在萬物互聯(lián)場景內(nèi)，需要接入海量設(shè)備，要保障網(wǎng)元安全，就要找準(zhǔn)接入設(shè)備，并對其中的終端基礎(chǔ)安全模塊進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并進(jìn)行試運(yùn)行，做好安全測試，尤其要時(shí)刻關(guān)注處于運(yùn)行狀態(tài)中的設(shè)備的安全性，確保整個(gè)終端設(shè)備系統(tǒng)具有較高的運(yùn)行可靠性。

圖1 5G通信安全架構(gòu)簡圖

2.3.2 數(shù)據(jù)處理與傳輸安全

在對5G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，從通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展需求出發(fā)，需要引入新的組網(wǎng)模式，常見的有核心網(wǎng)簡化模式等。在進(jìn)行全新組網(wǎng)時(shí)，技術(shù)人員要基于三朵云網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行部署。三朵云可以支持5G通信不同功能實(shí)體間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并構(gòu)建出安全、有效的通信鏈路。在傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)注重借助SDN/NFV服務(wù)層的不同功能加以輔助，由此才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸。通過應(yīng)用SDN/NFV將會使得網(wǎng)絡(luò)特性出現(xiàn)相應(yīng)變化，技術(shù)人員要基于新的可靠性要求，進(jìn)一步優(yōu)化接入云、云架構(gòu)以及處理云的承載力，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸過程的抗干擾性，確保數(shù)據(jù)處理和傳輸過程可靠。

2.4 創(chuàng)新技術(shù)和設(shè)備

首先針對局域網(wǎng)，應(yīng)依托PTN技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的具備三層功能的PTN設(shè)備，以充分發(fā)揮出PTN技術(shù)的優(yōu)勢，以創(chuàng)新建設(shè)5G通信局域網(wǎng)絡(luò)。針對骨干網(wǎng)，應(yīng)注重提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，基于此要關(guān)注其負(fù)責(zé)的不同地區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)連接情況，要對PTN設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和升級演進(jìn)，使其具備更高的系統(tǒng)容量。最后，針對MPLS功能，在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備創(chuàng)新時(shí)，應(yīng)確保骨干網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)速度和傳輸速率表現(xiàn)較好，基于此，可依托MPLS技術(shù)進(jìn)一步完善建設(shè)骨干網(wǎng)。要結(jié)合骨干網(wǎng)的創(chuàng)新建設(shè)要求對MPLS技術(shù)的應(yīng)用配置進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合不同的應(yīng)用背景，科學(xué)的對寬帶技術(shù)進(jìn)行選用，以提高5G通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行水平。

3 結(jié)束語

在未來的移動通信發(fā)展過程中，5G通信技術(shù)將始終占據(jù)主導(dǎo)地位，作為通信領(lǐng)域的重要應(yīng)用技術(shù)之一，相關(guān)技術(shù)人員和管理人員要提高對該技術(shù)的重視，尤其要將保障數(shù)據(jù)通信可靠作為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)和通信系統(tǒng)部署的重點(diǎn)。應(yīng)了解5G通信系統(tǒng)中可能用到的各種技術(shù)形式，并結(jié)合不同的應(yīng)用場景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、安全架構(gòu)優(yōu)化以及技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新等，最終可推動5G通信系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量的提升，從而可有效保障數(shù)據(jù)傳輸可靠。