淺談5G傳輸網需求及組網技術

普天信息工程設計服務有限公司 郭惠軍 湯磊 李勇

為了進一步滿足5G傳輸網運行需求,本次研究中重點針對該類型傳輸網的不同需求展開分析,隨后圍繞具體的組網技術加以探討,旨在通過文章內容的展開,進一步為后續5G網絡技術應用質量及研發創新帶來一定參考。

0 引言

自5G技術誕生以來,以第五代移動通信網絡為核心的網絡技術得以全面推廣,相較于既有的4G技術通信技術而言,不僅在峰值理論傳輸效率及速度上得到了百倍的提升,同時也為更多智能終端的運行以及諸如3D影視發展等方面創造了更多可能。但是,就5G技術本身而言,仍舊存在較多的技術可更新空間,那么針對其傳輸網需求及組網技術展開進一步的研討就具有重要現實意義。

1 5G傳輸網需求淺談

1.1 前傳組網需求

隨著5G基站的架構不斷完善和更新,現有的5G網絡架構上,從傳統的BBU、RRU、天線進行了重構,原有的BBU中非實時部分LI被單獨分割出來,此部分被重新定位為CU,功能上可處理非實時協議、服務,且新技術支持下可由服務器完成CU云化處理工作,便于后續的網組集中控制,CU想要實現新功能,必須圍繞其定制專用硬件[1]。原有BBU中的物理層處理功能、原有RRU、無源天線之間會功能合并,形成新的AAU。此種CU與DU下的新架構形成,構筑了現階段5G傳輸網組網核心架構。在5G傳輸網需求下,前傳網組網時需要進行基站現有功能的重新劃分,需將新組網需求中的容量、同步精度以及時延作為技術更新重點,即在5G無線接入網下重新分割網元功能,功能設置時應以需求大小為依據靈活完成功能配置[2]。此外,當前傳組網期間體現出一級與二級前傳同步出現需求,5G前傳組網下也可同步與4G前傳之間實現結構并存。

1.2 回傳協同需求

與既有的4G通信網絡技術相對比,5G在其基礎上實現了網絡架構的扁平化發展,固有的功能、技術更新后新增功能,均開始面向匯聚層進行下移,例如移動邊緣計算技術,其在進行回傳階段組網處理時,就需在傳統的南北匯聚式典型流量模式基礎上進行優化。在5G網元之間,流量方向之間的相互交融頻率也會隨之變化,當進行gNB以及gNB兩者、CU以及CU兩者之間的東西向流量交互時,就會發生顯著提升的組網更新變化[3]。同時,在回傳網絡前傳網絡內東向流量與西向流量之間,實現協同流量調度時,也會對應的提出新組網技術需求。

另外,隨著5G核心功能更新后下移,原來的三層(IP)功能也會隨之進行下移,下移點集中在匯聚層,且同步就現有路由效率提升也需配置對應組網技術以及新型路由技術,諸如對分段路由技術的更新。未來,作為5G傳輸網技術研發人員,對于如何應對IP網與傳輸網之間的組網功能協同乃至分割,也需投入必要的研發精力,方可借此進一步優化現有5G傳輸網技術應用水平。

1.3 全面支持需求

當前的5G網絡架構基礎構成,主要是依賴于對SDN的轉發和控制,方達成了功能分離技術更新目的,更新之時,還就既有的邏輯網絡切片進行了全面優化,用以為后續的云化業務靈活性增長提供支撐[4]。滿足5G組網功能運作需求之時,技術人員還要對SDN光傳輸網絡架構進行重設,其間需將承載網同步引入新網絡架構之內,過程中要與5G技術多樣化承載基礎相結合,方能夠進一步為前傳、回傳以及核心網傳輸網絡之間實現通信信號的高速轉換創設條件。此外,邏輯網絡切片技術還需引進到傳輸網構建流程中,為相應功能實現提供支持時,對應的功能維度也有所差異,主要以應用、傳送和管控三個平面為主。

1.4 低延時需求

進行5G前傳組網運行需求進行分析時可發現,組網低延時功能實現的需求會受到兩類因素影響,其一,5G空口定義下,主要是相對應3GPP而言所得出;其二,在HARQLoop時間條件的制約下,3G技術下營造EMBB場景時所需UL/DL必須控制在4ms左右,由于5G場景營造需求遠高于3G,對應的URLLC則需全面控制在0.5ms,此為5G傳輸網低延時功能實現時的重要需求[5]。此外,5G傳輸網回傳組網處理時,對于降低延時方面也具有具體的需求,首先是對EMBB業務約束方面的技術更新需求,此項業務運行時,對于包括AR/VR在內的業務延時需求更高,且需嚴格控制在10ms。其次是對URRLC業務約束方面的技術更新需求,常見的以差評第延時業務為主,落實至具體的領域應用中,則以智能電網、遠程醫療等為主,與行業特征相結合可發現,其對于低延時需求標準更高也更嚴格,必須控制在1ms。

2 5G傳輸網組網技術分析

5G傳輸網組網技術構成中,主要分為前傳網、中傳網、回傳網三個構成部分,隨后圍繞前傳網及回傳網兩部分進行重點分析。

2.1 前傳組網技術分析

現階段,通信網絡技術應用領域中對于不同組網之間的接口標準并未實現全面統一,尤其是DU與RRU/AAU之間的連接,在5G技術支持下有待進行接口的完善和優化。具體的5G前傳組網技術下,技術選擇主要集中在以下幾方面:

(1)光纖直驅組網技術。此項技術無需傳輸設備接入連接,而是直接通過光纖即可連接,組網類型以點到點的方式實現[6]。此前傳組網技術在優勢上體現于時延不高且連接操作簡單,能夠在短時間內完成組裝部署工作。但也有不足,即對于光纖資源的投建成本高,且不具備網絡及OAM保護,無法提升5G組網的安全及可靠性。

(2)OTA組網技術。該項技術操作基礎以波分復用為主,需要在光層組織網絡內完成傳送技術運行,可創造更加靈活且高帶寬的業務調度條件,目前使用范圍集中在城域核心以及干線城市中。技術操作原理上,RRU以及DU/CU需為OTN設備接入客戶側提供白光接口,此階段高速OTN信號會經過映射及復用過程實現,隨后RRU以及DU/CU會轉換為采光接口,并經波分復用之后將信號通過光纖傳輸達成信號傳遞目標,目前OTA組網技術可支持鏈型、環形以及點到點的網絡結構組網建設。

2.2 回傳組網技術分析

5G傳輸網組網過程中,回傳組網技術屬于其中一項十分關鍵的技術構成,但在回傳組網技術不同傳輸需求下,其組網技術以兩種為主,分別是以靈活通道技術和靈活接口技術為主的ODU Flex+Flex O;以靈活為主的以太網(Flex E)方案兩種,下面將會針對不同回傳組網技術方向針對三種技術類型展開探討:

(1)以靈活通道技術方向為主的回傳組網技術。該項技術運行中,核心技術方案為ODU Flex+Flex O,進行此方案的組網接口處理時,主要支持可變速率的客戶側接口,并于2016年實現了組網接口的技術更新。

(2)FlexE方案為主的5G傳輸網組網技術。此技術囊括了三個結構,分別是Client、Group以及Shim。第一種在Flex E方案支持下,業務類型集中在客戶側。第二種在Flex E方案支持下,屬于多個網絡組綁定一起的組網結構,網路均為100G芯片且達到100GE[7]。第三種在Flex E方案支持下,能夠對前兩種組網復接和分復接部分進行基礎處理,最完整的Flex E方案運行結構如圖1所示:

圖1 FlexE方案運行結構Fig.1 FlexE program operating structure

根據圖1中運行結構,進行了如圖2所示的以太網增強技術處理,即Shim層的增設,進一步提升了原有以太網本身的組網靈活程度,對于傳統4G網技術下多鏈路傳輸期間鏈路容量不足或是分布不均勻問題的解決,具有重要優化作用[8]。與此同時,由于Shim層運行原理以時分復用分發機制為主,所以該新增層可使得不同Client接口數據進行對應子通道分布調整,調整時以時隙方式為主,最終為5G傳輸網的業務隔離以及網絡分片應用需求滿足創造更優越的條件。

圖2 更新后FIex E方案示意圖Fig.2 Schematic diagram of FIex E after the update

綜合上述兩項回傳階段組網技術而言,技術本身的差異性主要如表1所示:

表1 FIex E與ODU Flex+Flex O技術對比表Tab.1 Technical comparison table between FIex E and ODU Flex+Flex O

3 結語

綜上所述,5G技術在發展中,想要進一步滿足傳輸網的組網需求,首先需與時代發展相結合,整理前傳、回傳等方面的具體傳輸網運作需求。其次,在具體的組網建設方面,則應該圍繞前傳及回傳兩方面的具體組網技術關鍵點進行創新和優化。此外,對于未來5G技術的發展前景關注度也不可忽視,最終才能為5G技術全面推廣和未來面向6G技術創新奠定堅實的基礎。

引用

[1] 周曉偉,王曉.5G傳輸網需求及組網技術的有關探究[J].中國新通信,2019,21(19):46.

[2] 余佳泓,張紅國,王歡軍.5G傳輸網絡規劃方案探討[J].廣東通信技術,2020,40(3):32-34.

[3] 何欣.淺談5G網絡技術特點及無線網絡規劃分析[J].信息通信,2019(11):222-223.

[4] 朱明亮,顧秀秀.5G傳送網組網架構及演進探討[J].信息通信,2020(4):264-265+268.

[5] 朱運起.5G建設下的傳輸承載網絡目標演進分析[J].建筑工程與管理,2019(1):16-18.

[6] 陳浩.5G網絡中傳輸承載的關鍵技術及傳輸組網探討[J].中國新通信,2020,22(20):82-83.

[7] 孫剛,馬偉濤.面向5G的傳輸承載需求和技術介紹[J].廣東通信技術,2020,40(6):79-81.

[8] 胡啟明,楊世達.5G傳輸網淺析及技術策略研究[J].信息通信,2019(6):188-189.