5G無線網絡架構對傳輸網的影響分析

鄧 敏，張志釗

（中國移動通信集團廣西有限公司 玉林分公司，廣西 玉林 537000）

1 傳輸網與5G無線網絡架構概述

1.1 傳輸網概述

傳輸網是用來作為信息傳輸通道的網絡，通常設置在支撐網、數據網以及交換網下，能夠實現信號傳送、轉換等功能。對于支撐網、數據網以及交換網而言，傳輸網屬于其網絡基礎。在傳輸網的應用中，其組網結構有很多種，包括點對點型、鏈型、星型、樹型、環型、環型加鏈型、相切環型、相交環型以及Mesh型等[1]。傳輸網中的幾種主要組網結構如圖1所示。

圖1 傳輸網主要組網結構

1.2 5G無線網絡架構概述

目前，5G無線網絡架構的主要業務形式有兩種，一是通信連接業務，二是寬帶業務。

通信連接業務可以為移動通信的大規模連接提供支撐，讓多個網絡設備能夠實現迅速連接。在該業務的具體實施中，網絡所具有的傳輸能力與處理能力需要達到足夠高的標準，這樣才能有效確保連接的可靠性，讓用戶獲得更好的網絡應用體驗。在此過程中，5G需要面對的場景有很多種，為了滿足用戶的實際應用需求，可合理應用切片技術，讓多個切片被應用到多個應用場景中。

寬帶業務可以讓5G的高傳輸速率優勢得以充分發揮，從而有效縮短信息的傳輸時間。相較于4G，5G的傳輸速率得到了顯著提升。同時，5G也可以為用戶的視頻交互等提供支持，讓虛擬現實服務得到進一步的強化提升[2]。而在寬帶業務架構的構建過程中，則需要對移動網絡無線熱點加以科學設置，確保其位置和數量的合理性。通過這樣的方式，促使5G寬帶業務效率得以顯著提升。

2 5G無線網絡傳輸優勢分析

在基站方面，相較于傳統形式的無線網絡傳輸技術而言，5G無線傳輸網絡的幀結構和天線都發生了顯著變化。將下一代節點作為基礎，5G網絡架構可以充分滿足混合網絡方面的需求，提高業務的連續性。其中，5G網絡和分組核心網都可以單獨進行升級，而且跨核心網絡也會具有相應的移動性特征，可以促使各類網絡連接工作得以實現。5G網絡技術在發展到成熟期后，傳輸速率得到了顯著提升。在某大型城域網中，5G基站的總數是12 000個，其帶寬收斂比是6∶1，帶寬方面的核心需求較高。在這樣的情況下，隨著5G傳輸承載網的應用，匯聚層中的接口速率需要更高，通常在25～50 Gb/s。而在其核心層中，也需要引入速率更高的接口，通常需要達到10 Gb/s以上。對于時延，可以考慮增加時隙和減少復用層級，同時將緩存取消，采用多項措施降低時延，使其不超過1 μs。對于組網架構，可以科學利用樹型組網結構。環型組網中的輸出節點會持續累積，傳輸時延也會由此增加。而樹型組網僅需考慮元素節點之間的時延積累，能夠有效滿足傳輸網時延方面的實際應用需求[3]。

3 5G無線網絡架構在傳輸網中的主要影響

3.1 演進變化

目前，我國傳輸網絡主要是以同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）作為基礎，其傳統結構基本都是煙囪縱向形式，這種結構不僅需要較高的成本，而且開放程度并不高，無法滿足當今用戶的網絡傳輸需求。圖 2 為同步數字體系（SDH）同步復用與映射原理示意圖。

圖 2 同步數字體系（SDH）同步復用與映射原理示意

而在應用5G無線網絡框架后，傳輸網便從原來的SDH實現了向多協議標簽交換（Multiprotocol Label Switching，MPLS）的轉變，電源線網絡終端設備也實現了有效升級，從而進一步拓展了網絡功能。在對此場景進行匹配的過程中，從協議層面進行綜合考慮，讓多種路由協議得以有效實現，從而為傳輸網到扁平化網絡結構的過渡奠定良好基礎。

3.2 網絡兼容性

在5G傳輸網絡中，IP儲存器是其核心管理設備，所有的網絡數據信息都需要儲存在該設備中，包括半結構形式的數據、非結構形式的數據以及結構形式的數據。不同結構的數據對于儲存空間方面的要求及影響也存在不同，在進行儲存器和儲存容量設計時，需要充分考慮當今的大數據信息儲存需求，同時還要綜合考慮各種數據格式之間的轉換、兼容、生成以及交互等，從而為容災備份空間的有效拓展提供便利。此外，采用先進的信息技術對服務器寬帶加以改善。5G架構下的服務器寬帶需要確保整體制作系統的運行正常，同時也需要充分滿足其極限寬帶需求，這樣才可以實現更高的數據信息傳輸效率，并確保信息的精準性。在此過程中，5G無線網絡架構需要全面兼顧多個終端所發送的讀寫要求，同時提高相同信息讀取工作的傳輸效率。圖3為IP儲存器結構示意圖。

圖3 IP儲存器結構示意

3.3 接口帶寬

首先是Option3/3a業務模式，該模式是在傳輸網朝5G過渡時建立的一種業務模式。通過框架層面分析，雖然使4G+這一網絡基礎得以強化，但是和其他場景之間卻不能有效兼容。而通過5G架構的應用，可以讓新空口（New Radio，NR）和長期演進（Long Term Evolution，LTE）空口得到有效結合，從而進一步提升帶寬[4]。其次是Option4/4a和Option7/7a業務模式，該模式是以LTE作為依托所構建的覆蓋型業務模式，可以為眾多的運營商服務提供合理支撐。在Option7的具體應用中，其用戶匯聚作用十分良好，可以實現數據的連續發送，且能夠讓5G保持在高頻閃送狀態，接口帶寬較高。

3.4 結構層次

為充分滿足5G網絡傳輸方面的實際要求，在5G架構和傳輸網結合的過程中需要合理改善網絡結構層次，將云計算技術融入其中，對傳輸網進行分層。目前，依托于云計算技術的5G平臺主要有3個層次。第一個層次是基礎設施服務層，其主要作用是為信息的基本傳輸和交互提供支撐；第二個層次是平臺服務層，其主要作用是為用戶提供各種網絡服務；第三個層次是軟件服務層，其主要作用是通過軟件升級的形式來不斷優化服務體驗[5]。在具體應用中，合理優化各個層次中的資源配置，以此來實現良好的數據共享與信息互動。

3.5 傳輸體驗

在虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術應用中，只有讓傳輸網絡應用業務得到良好的優化，才能為用戶帶來更好的應用體驗。同時，三維環境的創建需要以虛擬現實技術作為依托，三維可視化則需要通過想象世界的模擬和三維世界虛擬仿真的方式來實現。在人機交互接口得以真正實現后，便可以在特定的環境中對VR技術加以合理應用，使用戶能夠和虛擬世界中的各種虛擬事物進行特殊交互，以此實現感官體驗的進一步提升。

在5G無線網絡架構的支持下，目前的VR技術類型主要包括以下幾種。一是桌面形式的VR技術系統，以計算機或簡單的圖形工作站作為支撐，借助計算機顯示器為用戶提供虛擬體驗。二是沉浸形式的VR技術系統，包括投影儀式VR技術系統、頭盔式VR技術系統以及遠程VR技術系統。通過創造一個場景逼真、可交互的虛擬環境，為用戶提供視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺等多重感官體驗。三是增強現實形式的VR技術系統，通過將虛擬環境巧妙地疊加到真實環境中，從而為用戶帶來一種虛實相生的體驗效果。四是分布形式的VR技術系統，通過融合應用VR技術和互聯網技術，讓各個區域、各個位置的若干個用戶得以有效連接，以此來實現信息的真正交互與共享[6]。通過5G無線傳輸網絡框架的合理應用，可以幫助各部分實現良好的無線連接，為傳輸網的發展提供關鍵性技術支撐。

4 結 論

將5G架構合理應用到傳輸網中，可以實現其業務水平的顯著提升。經過分析，5G無線網絡架構在傳輸網的演進變化、兼容性、接口帶寬、結構層次改善以及傳輸體驗等方面都有一定的影響。為了有效滿足現代傳輸網的實際應用需求，需要根據實際情況進行相應的網絡改進與升級，以此充分發揮5G架構在傳輸網中的應用優勢。