關于5G網絡與光纖傳輸網絡的研究與探討

常晉瑜

（中國聯通蘭州市分公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著我國移動通信技術發展的速度越來越快，5G作為下一代移動通信技術，可以以GB的速率運行，可以處理千兆級的上網速率，相比4G技術快了10倍以上，5G的應用場景相對更加廣泛，比如：VR、自動駕駛技術、智能家居、云服務等。5G即第五代移動通信技術，根據國際電信聯盟IMT2020愿景，5G包含增強型移動帶寬，大規模機械類物聯網，超高可靠和低時延等三個通信用例。5G可以達到每秒千兆級別的速率，3D視頻、超高清電影、虛擬現實、工業互聯網、自動化無人駕駛以及我們的智能家居、智慧城市都需要5G場景的一個應用。同時，5G在峰值速率、用戶體驗速率、時延、移動性、用戶連接密度、頻譜效率和區域流量容量等都有很大的提升。

1 5G基站傳輸承載接入網的建設思路

1.1 光纖網絡結構

光纖連接入網顧名思義以光纖為傳輸媒介，將入網信息傳送至用戶。一般情況下，光網絡單元ONU設備直接與用戶進行連接，而光線路終端OLT設備與業務節點相連。光纖入網的條件包括：光線路終端、光網絡單元和匯接局端設備、遠端設備，三者之間通過光纖或者是光傳輸設備實現路由通信。而主要的傳輸設備還是以OLT、PTN和ONU設備為主，可以組成不同形式的網絡結構，可實現通過透明光傳輸而形成的易于維護及管理的網絡架構，并納入網管中心進行網絡各層級的監控，統一管理。

1.2 接入光纜網

5G建設的基礎理念即增加用戶體驗速率、基站密度、頻譜效率及區域流程容量等。接入層首先考慮4G基站與5G基站的整理接入如何實現，以及實現的重點是什么。重點主要放在基站傳輸的安全性，5G基站A設備接入后必須成環路。5G承載網接入層原則上是哪個是采用新型A設備組建接入到環路中，等到新型A設備數據完成，具備入網傳輸條件的時候，即會停止使用原A設備，同時對應板卡的接入也就不再提供入網傳輸。接入光纖傳輸網絡則必須滿足整體業務鏈路的光纖接入需求，首先要以業務匯接站點為核心，組成多個傳輸站點均可實現獨立的接入光網絡。在整體的網絡架構中，既能夠適應運營商部分集客、政企及無線業務路由保護的需求，同時，也能夠保證家庭寬帶用戶星樹形組網的低成本組網的需求。接入到光纜網絡在纖芯配置和節點配置上，可將網絡分為主干層、配線層及引入層的三層架構，同時，也可以將網絡分為主干層和配線層兩層架構，既能夠保持整體網絡結構的長期穩定，又能夠滿足業務需求的多樣性及不確定性。主干光纜結構主要以環形為主，下聯各個子網鏈路，配線層和引入層光纜結構則是以鏈型和樹型結構為主。

1.3 5G基站引入光纜

4G升級至5G基站引入光纜首先考慮最大限度的利用現有的4G基站光纜資源，同樣是基站引入光纜，但可考慮就近接入配線光交設備，實現與政企專線、集團客戶和光纖入戶光網共用配線光纜資源，盡可能最大限度不變更主干光纜資源及分支路由，更大限度的實現共享的技術；各運營商自建重點基站點、匯接站點可直接接入主干光交。

5G采用C-RAN模式組網的時候，距離相對較遠的基站之間更適合占用主干理由的獨占纖芯至城域網核心局站點的分布單元，或者是集中單元設備。而多個相鄰距離較遠的站點接入到同一個主干光纖節點時，臨近的基站應當選擇使用多路徑不同地點的纖芯。而5G采用D-RAN模式組網時，基站更適合占用主干光纜的公共纖芯，與其他基站共享主干纖芯成環即可實現。

2 5G傳輸組網技術研究

2.1 光纖簡易組網方案

光纖最簡單的組網方式就是光纖直驅，主要采用的光纖直連的連接形式，在沒有傳輸設備的情況下，可在兩個物理光交之間或者基站之間以光纖串聯的形式進行基礎組網。光纖直連組網的優勢在于組網邏輯最簡單，時延低、成本低，并且能夠完成對網絡的快速部署，有一定的時效性，但也因此產生弊端，光纖資源過度浪費不可避免，尤其是出現5G基站建設過度密集時，很可能造成光纖不足影響組網建設的工期。

2.2 無源光傳輸方案

無源光傳輸通過無緣波分復用，英文簡稱WDM，即是無源合分波器的有效應用，可以理解為使多路波長復用到一根光纖進行傳輸，或者是一對光纖實現光傳輸。無源光傳輸方案的優勢：時延較低、成本低。與光纖直驅相比，無源光傳輸能夠更好的避免光纖資源的浪費，大大的節約了成本，而以融合超寬帶為基礎的單纖雙向方案對資源的節約起到很好的效果，同時，無源光傳輸設備對電的依賴性也很小，降低了后期項目交付后維護的難度，最大限度降低了5G組網投資成本。

2.3 OTN組網方案

通過光鏈路傳送的網絡統稱為光傳送網絡，OTN是以波分復用為基礎、在光纖層組織網絡的傳送網技術，5G傳輸匯聚層采用T級別波分組網，接入層采用100G波分組網方式。前傳：首先基站是通過一根裸光纖實現與分布單元的物理連接，如此就能夠用戶大寬帶、安全可靠的傳輸需求，同時保證傳輸的低時延標準。中傳：基站點作為各分布單元的匯聚點，接入物理網光交配線傳輸柜；物理網光交匯聚分布單元上聯光纜，分布單元通過物理網光交對接，從而形成環形網絡鏈路，其次，形成環路后再通過主干路由或者波分設備光傳輸到局端的集中單元。回傳：集中單元通過100G～T級別的波分設備，或者是中繼光纜回傳到運營商5G核心機房城域網。

OTN組網方案的優勢是節省光纖等耗材的使用，支持超高帶寬和超長距離的通信傳輸，能夠更有效支撐5G網絡千倍接入速率，組網建設較為靈活，能夠更好的應對5G端到端超低時延的挑戰，加強了信號的接收。缺點則是網絡結構比較復雜、MS-OTN設備連接數量復雜，成本相對較高。

2.4 固移融合5G承載方案

固移融合5G承載方案。前傳：基站通過光纖傳輸與各個分布單元通過物理的方式進行連接，目的即是為了滿足用戶需要的大帶寬，保證信息低時延傳送；小范圍的小基站信號的覆蓋，首先通過有線傳輸連接RRU后通過無線覆蓋將信號覆蓋該區域，小基站與ONU設備連接后做信號集成線路，如此更加便于后續信號傳輸等安裝部署。中傳：分布單元首先匯聚到基站光傳輸網絡柜中，之后接入到光線路設備，也就是計入到終端設備OLT的PON口，待OLT下連到小型區域基站內，有線接入PON口業務，最終實現5G基站的信號傳輸；物理網絡鏈路通過光纖交換機匯聚OLT上聯光路由之后，經過主干路由上聯傳送到局端集中單元。回傳：集中單元則通過中繼光纜傳送至運營商5G城域網網絡核心機房中。

固移融合5G承載方案的優勢：大帶寬傳輸，全程通過光鏈路；固移融合，顧名思義即有線網絡與無線網絡傳輸相互結合，如此能夠更好的將有線網絡的優勢與無線網絡的優勢展現到最佳，同時也能夠更好的提高設備的利用率，節省原運營商基站的空間和能耗，成本得到有效的降低；組網操作簡單，在現有的網絡基礎上增加物理網絡光交數量，升級OLT設備即可，大大提升了物理鏈路的安全性。

3 結束語

結合上述內容可以看出5G網絡的實現主要是通過光纖連接傳輸設備以有線及無線兩種方式實現射頻拉遠模塊RRU及基帶處理單元BBU的信號覆蓋，應用場景涵蓋了無人駕駛技術、智慧城市等多個領域。與傳統移動通信相比，5G時代無論是在規模上還是技術使用、還是網絡數據參數量各方面都有了創新與戰略性突破，若要將5G技術的優勢發揮至極致，還需要在5G移動通信系統中進行傳輸網絡和組網結構的完整建設，做好各階段的準備工作，才能更好地推動大數據、云計算產業加速發展，更好打造新的經濟增長點，培育發展新動能。真正實現5G在峰值速率，提升用戶體驗速率、時延、移動性、用戶連接密度、頻譜效率和區域流量容量等。當前，我國正處于5G網絡基礎建設的政治關鍵時期，雖然我國5G組網建設在全球占據競爭優勢，但同時也承受著巨大的壓力和挑戰。