淺談5G網絡的傳輸支撐

【摘 要】本文首先介紹5G網絡的大數(shù)據(jù)傳輸需求，傳統(tǒng)的傳輸組網模式模式顯然無法滿足5G網絡的需求。然后就傳輸網絡結構調整、帶寬設計、傳輸模式發(fā)起探討。最后提出網絡設備下沉、就近傳送等大規(guī)模數(shù)據(jù)傳送的應對思路。

【關鍵詞】5G;傳輸;PTN

1、引言

在4G大規(guī)模組網之際，行業(yè)已經加大馬力，開始向下一代的5G移動通信標準前進。在移動世界大會上，許多公司宣布了自家的5G發(fā)展戰(zhàn)略。5G網絡的網速，將高達10Gbps，也就是千兆光纖寬帶的十倍，5G將比目前的4G提速一百倍。5G網絡將進一步減少通信延遲，同時加大數(shù)據(jù)的處理規(guī)模。同時5G將是一個真正意義上的融合網絡，以融合和統(tǒng)一的標準，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的物聯(lián)網絡。據(jù)業(yè)界推測5G技術成熟后，物與物之間的連接頻率將是現(xiàn)有通信設備連接頻率的30倍以上。面對如此龐大的數(shù)據(jù)傳輸需求，5G網絡傳輸該如何支撐呢？

2、各運營商現(xiàn)狀

目前各運營商的在建傳輸設備大多為OTN與PTN，其中存量設備大多為SDH與DWDM。這當中LTE業(yè)務主要是基于OTN與PTN所共同承載，CMNET和IP承載網絡數(shù)據(jù)等相關信息通常是經由OTN所承載。在全國范圍內的一干、省內的二干以及本地網的傳輸設備中都廣泛的分布著網絡的架構，其中在本地網絡傳輸設備之中主要包括了城域核心層、骨干層、接入層，以及地域骨干層。通信的訪問全部經過小環(huán)大環(huán)，經市級，上到省級核心設備，然后轉發(fā)。

3、5G網絡對傳輸?shù)男枨?/p>

3.1 超高帶寬需求

帶寬是5G網絡最重要的需求，按照相關組織的標準定義，6 GHz以下的頻譜將會有500 MHz帶寬（不同區(qū)域可用范圍有所區(qū)別，可以保證所有區(qū)域有200 MHz帶寬可用，即3400 MHz—3600 MHz）。6 GHz以上，則頻譜資源更豐富，可獲得的頻譜資源將高達45 GHz。目前實驗室測試高頻基站吞吐量達到115 Gbps。因此，對傳輸網來說，對更大帶寬的支持顯得較為迫切。當然，在2018年前，可獲得的頻譜在6 GHz以下頻段。據(jù)此推算，100 MHz頻譜、64T64R、三小區(qū)S1接口上行帶寬預估為平均值3 Gbps，峰值10 Gbps;X2/eX2接口帶寬預估為600 Mbps。

3.2 低時延需求

5G典型應用場景中有一類為高可靠低時延通信（uRLLC）應用場景，部分應用對低時延的要求越來越高。對于S1接口單向時延大約10 ms，分解到傳輸網的時延不超過2 ms，X2/ex2接口單向時延大約為20 ms，分解到傳輸網的時延不超過4 ms。

3.3 網絡切片的需求

與新切片網絡架構的介紹類似，網絡切片其實是基于5G網絡應用商業(yè)模式而導出的一個需求，不同的商業(yè)應用因為使用了不同的網絡節(jié)點和資源，可能會在不同的商業(yè)機構進行維護和使用，而這些都基于同一個物理網絡，因此需要運營商的基礎網絡具有網絡切片的能力。

3.4 基站間大流量傳輸需求

由于在5G階段將采用超密集組網，5G的站間協(xié)同比4G更為密切，站間流量不能再如同4G X2流量一樣被忽略，而是與S1流量具有可比性。無論是基于站間流量的傳輸時延考慮，還是基于站間流量的帶寬考慮，都需要承載網將站間的流量就近轉發(fā)，這對于三層網絡的下移提出了一定的需求。

4、5G網絡傳輸支撐方案探討

4.1 大量使用數(shù)字微波

5G的六大關鍵技術：高頻段傳輸、新型多天線傳輸、同時同頻全雙工、D2D、密集網絡、新型網絡架構。這些關鍵技術決定著5G基站分布更密，網絡規(guī)模更龐大。傳輸連接類型由環(huán)型與星型相結合。由于線纜布放成本過高和物業(yè)協(xié)調困難，約束了光纜的建設，數(shù)字微波將得到大規(guī)模的使用。微波使用的環(huán)保審批，微波的穩(wěn)定性，以及微波傳輸?shù)陌踩蚤_始成為5G建設研究課題。

4.2 核心設備下沉

盡管云計算搜索、存儲和轉發(fā)已經相當高效，然而面對5G超大數(shù)據(jù)量的傳送，省級的核心網數(shù)據(jù)處理依然相當吃力。為減少核心網的負荷，和傳輸帶寬的負載。5G時代，部分核心網設備必定下沉，由省級下掛到市級甚至縣級。下沉到市縣級的設備主要有SGSN、GGSN等，而三層網絡可下沉到核心節(jié)點的骨干匯聚甚至普通匯聚設備。技術革新，骨干采用MPLS，本地網設備支持三層動態(tài)尋址功能。

4.3就近傳送

成萬上億的物聯(lián)承載，過遠的傳送將嚴重影響時延，同時也給核心網絡帶來沉重的負擔。就近傳送減少遠程輸送是5G時代急迫解決的問題。所謂就近傳送就是5G基站可以像日常使用的wifi路由器一樣，即使不上外網，沒有WAN網絡，也能通過LAN網絡進行傳送。基站內設備互通，或基站間設備互通，將直接由基站分析和傳送，不再經過核心網絡。就近傳送也需要運營成本輸出，運營商提供的服務將通過帶寬限制和服務時長進行計算。用戶數(shù)據(jù)不再經過核心網絡，經過核心網絡的僅僅是用戶連接的信令，即用戶鑒權信息、帶寬需求、連接開始時間和結束時間，核心網將根據(jù)用戶信息安排最短路由和適量的網絡帶寬提供給用戶進行數(shù)據(jù)互傳。5G實現(xiàn)了全面IP化，因為就近傳送所以5G時代站間流量所占比例會越來越高，可能達到20%～30%，除基帶負荷外，站間X2負荷成為網絡優(yōu)化新課題。

4.4 網絡超大傳輸帶寬

每基站上行平均帶寬按3G考慮（100 MHz，64T64R），每接入環(huán)6個節(jié)點，接入環(huán)帶寬不收斂，每節(jié)點帶基站數(shù)目2個，則接入環(huán)帶寬約為30～40G，接入層設備需考慮10G疊加組網或組40GE的環(huán)。

5、結束語

5G網絡是大數(shù)據(jù)高傳輸?shù)木W絡，網絡數(shù)據(jù)量爆炸式發(fā)展，傳統(tǒng)的通信傳輸模式已無法滿足新時期通信網絡的需求。通信網絡傳輸支撐需要改革，大量使用數(shù)字微波、核心設備下沉、就近傳送、超大帶寬傳輸?shù)仁?G網絡傳輸改革的需求。5G網絡IP化，屬于超大帶寬的無線寬帶，比有線寬帶布網要復雜的多，而且影響5G技術發(fā)展的因素還有很多很多，本文的傳輸支撐探討，希望能促進相關技術的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 張成良，荊瑞泉.PTN技術發(fā)展趨勢和組網應用[J].郵電設計技術，2010（3）：1-4.

[2]丁濤.5G時代傳輸網絡建設策略探討[J].移動通信，2016，40（15）：77-80.

作者簡介：

鄒潔（1983年11月），男，漢，籍貫廣西，學士，中國聯(lián)合網絡通信有限公司玉林市分公司，通信中級工程師，副經理，主要研究無線網絡優(yōu)化;

（作者單位：中國聯(lián)合網絡通信有限公司玉林市分公司）