5G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)技術(shù)淺析

宋向前

（中國聯(lián)通河南省分公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

5G通信技術(shù)的橫空出世時(shí)間很短，與傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G通信技術(shù)具備了快帶更大、拓展能力更強(qiáng)、延長(zhǎng)時(shí)間的縮短，以及超大連接空間和能量消耗降低的諸多優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)可以有效改善人們?cè)谛畔鬟f和溝通過程中的時(shí)間和質(zhì)量，帶來極大便利。

1 5G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)的變化

1.1 傳輸帶寬的增加

在通信技術(shù)行業(yè)中，相關(guān)工作人員都明白一個(gè)常識(shí)：毫米波雖然傳播速度驚人，但是作為短波，它的穿透力和覆蓋范圍還處在比較局限的范圍內(nèi)。但事實(shí)上，5G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，毫米波卻是必爭(zhēng)之地，其主要原因是5G通信相比較4G通信而言，數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)速度可以達(dá)到傳統(tǒng)4G數(shù)據(jù)傳播速度的10倍，只是在如今的承載網(wǎng)絡(luò)中60Hz以下的中低頻段已經(jīng)被基本瓜分完畢，因此，5G通信只能通過更高的頻段去獲取更快的信息傳播速度，而毫米波的特征是其正好是處于高頻部分，同時(shí)因?yàn)榇祟l率所特有的豐富資源、帶寬極大的優(yōu)勢(shì)，以及信道容量和通信帶寬之間的正比關(guān)系，都恰到好處為如今的5G通信傳輸技術(shù)的發(fā)展提供了良好的土壤。簡(jiǎn)言之，毫米波這樣的特性，就直接為5G通信技術(shù)解決了信息快速傳播的問題。與此同時(shí)，在外行看來較為雞肋的60Hz頻段卻被作為5G的基石，與毫米波互相配合，便能解決信息通信技術(shù)過程中跨區(qū)域傳輸?shù)膯栴}。

1.2 基帶單元的變化

在傳統(tǒng)的4G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)中，基帶單元的主要材料是光纖，并通過公共無線電接口協(xié)議對(duì)射頻單元進(jìn)行拉遠(yuǎn)的操作。但在5G通信技術(shù)中，基帶單元的功能模塊被進(jìn)行了更精細(xì)的劃分，基帶單元和天線單元大多是集成在一起，并且這種集成度非常高，當(dāng)兩者的集成度越高，用戶的下載速率也就越高，在目前筆者所了解到的數(shù)據(jù)中，下載速率甚至可以達(dá)到1Gbps，對(duì)大量信息的連接都有極大的支撐。也就是說，5G通信技術(shù)直接將連接互聯(lián)網(wǎng)的BBU部分直接拆分為分部單元和集中單元，而這樣做的好處是5G通信技術(shù)可以對(duì)多個(gè)基站進(jìn)行同時(shí)控制，以此方式來提高信息傳輸?shù)男省Ｒ虼耍?G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)中基帶單元的改變，也是如今5G時(shí)代信息快速傳播的有效途徑之一。

1.3 前傳技術(shù)的發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分為前傳、中傳和后傳，而5G與4G通信技術(shù)之間的最大差異是前傳部分的改變。在傳統(tǒng)的4G通信技術(shù)中，前傳技術(shù)是使用6到10Gbps的光纖電纜線去承載通用公共無線電接口協(xié)議，并對(duì)射頻前端進(jìn)行拉遠(yuǎn)操作。這樣的方式可以讓信息傳遞保持穩(wěn)定性和時(shí)效性。但5G時(shí)代的到來，對(duì)前傳部分的操作提出了更高的要求，波分技術(shù)便在此過程中應(yīng)運(yùn)而生，這種技術(shù)可以將BBU到不同RRU的光路，利用不同的波長(zhǎng)，將信息合路到一根光纖中進(jìn)行傳輸。比如，一個(gè)宏基站，某個(gè)頻率短站一共有三個(gè)RRU，那么，BBU到RRU的收發(fā)端口數(shù)就變成了六個(gè)，這時(shí)，在這兩部分的側(cè)面分別采用一個(gè)6路的光終端復(fù)用器，就可以有效將兩者之間的收發(fā)信號(hào)合并到一根光纖中進(jìn)行傳輸，以此方式來完成前傳技術(shù)的部分。這種方式更適用于比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，因?yàn)楣╇娎щy，而且光纖資源比較匱乏，而這樣的前傳技術(shù)可以有效降低搭建成本，科學(xué)快速的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信信息傳輸。

2 5G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)

2.1 波分復(fù)用技術(shù)

現(xiàn)代人們生活水平的提高，越來越多的高樓大廈被樹立起來，而這些高樓大廈之間需要進(jìn)行信息的互通就必須保證信息數(shù)據(jù)的傳輸。比如，兩個(gè)樓群之間只有兩根光線，但要去傳輸100g以上帶寬的數(shù)據(jù)，聽起來似乎根本無法完成，但如果使用波分復(fù)用技術(shù)就能很好解決這個(gè)問題。

所謂的波分復(fù)用技術(shù)，其工作原理就是一對(duì)光纖在單模的傳輸下，100個(gè)G的帶寬，然后有80個(gè)波段，而這80個(gè)不同的信號(hào)，通過合波器聚合到一根光纖里面，并傳輸?shù)搅硪欢?，通過分波器，把一根光纖里的80個(gè)波段還原到80對(duì)光纖里面，這個(gè)技術(shù)就叫作波分復(fù)用技術(shù)。而這個(gè)技術(shù)能很好解決高帶寬的傳輸，特別是在光纖資源緊缺的社會(huì)環(huán)境中，這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用大幅度降低了信息傳遞的成本。

2.2 分組交換技術(shù)

分組交換復(fù)用技術(shù)的起源來自于軍方，最早的模型是1969年的分組交換技術(shù)，被應(yīng)用在軍用數(shù)據(jù)指揮網(wǎng)絡(luò)中，APA Net在使用過程中不斷優(yōu)化，后期向民間進(jìn)行普及，最終帶來了今天的互聯(lián)網(wǎng)，因此，分組交換復(fù)用技術(shù)在信息通信技術(shù)中占據(jù)著舉足輕重的作用。而在如今看不見的“軍備競(jìng)賽”中，分組交換復(fù)用技術(shù)能有效提高5G信號(hào)的傳輸，這也是為什么美國會(huì)如此重視5G技術(shù)發(fā)展的原因。

交換機(jī)是網(wǎng)絡(luò)中最基本的設(shè)備，尤其是在公司的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用也特別廣泛，同時(shí)，其技術(shù)也相對(duì)更為成熟。如今的分組交換功能是將新一代的OTN產(chǎn)品分為墊層交叉和光層交叉兩個(gè)部分。而這樣的分類可以讓數(shù)據(jù)處理變得非常靈活，交換機(jī)內(nèi)部的不同鏈接渠道，可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)的屬性提供不同的處理方式，而這些不同的處理方式，可以通過OTN中的不同粒度進(jìn)行調(diào)整，最終匹配到最適合的光通路數(shù)據(jù)單元，并加以傳送。這樣的方式與傳統(tǒng)復(fù)用技術(shù)相比，具有更靈活的組網(wǎng)方式，這不僅可以支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳播方式，還能支持環(huán)狀和智能信息傳播的方式，對(duì)如今5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下不同數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，提供了更為多元化傳輸技術(shù)的可能。

2.3 無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也就是通信行業(yè)中俗稱的PON，它的前端不管是電話、電視還是網(wǎng)絡(luò)，都可以通過OLT再到ODN（由光纖和分路器組成的），最后到ONU。對(duì)于這種無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，以前常用的公司就是電信、聯(lián)通這些比較大的運(yùn)營商，因?yàn)橹虚g無源化，因此特別適合大系統(tǒng)使用，中間無源，兩端有源的方式，能有效提高大量的信息通信傳輸。

具體來說，這種技術(shù)的原理就是利用OLT發(fā)出數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、電話信號(hào)以及寬帶信號(hào)，都可以通過這個(gè)部分進(jìn)行發(fā)出，同時(shí)，這些發(fā)出的數(shù)據(jù)全都帶著自身的地址，但作為無源關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多個(gè)ONU會(huì)根據(jù)自身的特征，選擇性接受屬于自己的數(shù)據(jù)，此時(shí)，OLT中以廣播方式發(fā)出的數(shù)據(jù)，已經(jīng)被ONU選擇性吸收，這是下行數(shù)據(jù)的輸出。而上行數(shù)據(jù)部分是指，不論ONU發(fā)出怎樣的數(shù)據(jù)，OLT都能全部接收，這就是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的原理。

2.4 FlexE切片技術(shù)（Flex Ethernet）

FlexE切片技術(shù)即靈活以太網(wǎng)，代表了以太網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)如今階段的重要形式與方向，它的帶寬靈活度更高，硬管道隔離效果更好，F(xiàn)lexE技術(shù)通過在IEEE802.3協(xié)議棧的L2（MAC層）和L1（PCS層）之間引入FlexE Shim層，將業(yè)務(wù)邏輯層和物理層隔開，實(shí)現(xiàn)了MAC與Group/PHY層解耦，使物理通道速率不再等同于客戶業(yè)務(wù)速率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通道的有效建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)內(nèi)容的有效調(diào)度。

FlexE切片技術(shù)所建立FlexE Tunnel也實(shí)現(xiàn)了對(duì)大端口數(shù)據(jù)的有效捆綁與優(yōu)化，為網(wǎng)絡(luò)帶寬有效升級(jí)創(chuàng)造有利條件，更滿足了5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，解決了在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中對(duì)剛性管道要求的技術(shù)矛盾問題?；?G承載網(wǎng)-智能城域網(wǎng)鏈路組網(wǎng)形成FlexE Tunnel業(yè)務(wù)端到端隔離方案，能夠體現(xiàn)安全隔離與網(wǎng)絡(luò)切片天然優(yōu)勢(shì)，為5G承載轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)應(yīng)用提供更多有價(jià)值選擇。

3 結(jié)束語

綜上所述，5G通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)比較多樣化，但這些技術(shù)也并非是5G通信網(wǎng)絡(luò)中惟一的存在，因?yàn)閮H僅依靠一種技術(shù)，不足以支撐5G通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)營，因此，在5G通信傳輸?shù)牟煌瑫r(shí)期，對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的要求和覆蓋率都不相同，相關(guān)工作人員一定要采用科學(xué)合理的方式，對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行調(diào)整和組合。在5G技術(shù)逐步邁向成熟的過程中，承載網(wǎng)絡(luò)的配套不僅是流量的攀升，也是對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，這一次挑戰(zhàn)需要通信行業(yè)各部門的積極配合，共同建設(shè)良好健康的5G通信承載網(wǎng)絡(luò)。