基于光纖傳送網的5G移動通信前傳關鍵技術

李祖強，唐 浬

（1.中國移動通信集團四川有限公司廣安分公司，廣安 638500：2.中通服咨詢研究設計院有限公司，南京 210019）

我國的網絡技術得到了迅速的發展，尤其是移動通信技術已經取得了前所未有的發展。從現階段來看，我國的網絡技術已經發生了翻天覆地的變化。相比于3G技術，4G移動通信已經能夠基本上滿足人們的上網速度需求，隨著我國大數據時代的到來，網絡數據的規模也逐漸增加，同時網絡速度也受到一定影響和限制，現如今階段，人們對于移動通信的需求也在不斷增加，在此背景之下，5G技術逐漸走上歷史的舞臺。基于此，本文作者結合自身實踐就5G移動通信的相關問題進行論述，其中的不足之處，希望同行多加指正。

1 5G相關內容簡介

5GJ技術主要就物聯網、實時連接、用戶體驗以及超高速通信、大規模人群的實用等方面得到重要應用。根據相關數據研究，要想實現5G 通信技術首先需要滿足以下幾點基本要求：首先是通信傳輸的速度要達到10GB/s，頻譜效率必須要提高到10倍左右、能量效率也需要提高10倍、網絡容量需要提高1000倍、延遲需要小于5毫秒。由此可見相對于4G移動通訊來說，5G并不是僅僅意味著上網速度的提升，同時還意味著更好的用戶體驗以及更多的網絡應用。為了使得5G網絡的資源與應用配置成本有效降低，同時使得其智能化的不斷提高，目前研究人員已經明確了一些具體的走向。

根據相關資料我們不難看出可以發現5G網絡在未來的發展趨勢。主要包含以下幾個方面的內容：第一，無線接入技術的不斷發展，在5G網絡當中有可能會采用非正交多址接入技術，這對資源利用效率的改善具有非常重要的意義。第二，蜂窩網的覆蓋范圍必將不斷縮小，由于小蜂窩技術的不斷前進，在未來的網絡技術當中蜂窩網的覆蓋范圍縮小已經是大勢所趨，尤其實在一些商業化程度相對較高的地區，小蜂窩網往往呈現出密集或者超密集分布的特點，因此5G移動通訊必然也會采取這樣的模式。第三，為了提高資源的利用效率與用戶對數據傳輸速度的要求，5G移動通信當中必然會混合使用蜂窩與不同技術特征的接入方式，即所謂的異構性。第四，智能化發展，5G通信網絡為了保證異構網絡當中的能源節約，同時保證用戶體驗，會將智能化引入到架構當中。

2 5G網絡架構

目前國內外的學者對于5G網絡架構具有一致的認識，即通過現有的RAT演進添加新的技術而得到的。雖然從世界范圍內來看，關于5G的相關研究還處于起步階段，但是已經取得了一定的成果，例如當前階段的研究人員提出了一種新型異構的LTE-B網絡架構。筆者在對現階段關于5G的相關研究所得出的結論之上研究了5G網絡的基本架構。筆者認為，在未來的5G網絡當中會被分為三個不同的模塊：網絡部署場景、接入網以及核心網。

2.1 網絡部署場景

在進行網絡場景的部署過程當中，我們需要將室內場景與室外場景區分開來。在進行室內場景的部署過程當中，用戶可以通過室外天線當中所安裝的AP實現通信，通過這種方式就可以充分利用短距離通信的優勢實現信息的高速傳輸。

2.2 接入網的設計

在進行接入網的設計過程當中需要注意以下幾個特點：第一，多種接入技術的融合：主要包括2G、3G、4G以及wifi等多種接入方式，再接入的過程當中可以使用單一的無線控制器進行接入。第二，通過基站實現虛擬資源的分配：在部署集中式基站的基礎之上，SDR會逐漸實現對基帶的處理，并逐漸向實時云架構的虛擬化基站轉變。第三，內容邊緣緩存和投遞，傳統移動網絡當中的內容存儲與分發功能會被轉移到接入網當中去，并根據用戶的實際需求進行信息的推送，從而不斷提高用戶體驗。

2.3 核心網的設計

在5G移動網絡當中，核心網的變革主要是由NFV與SDN所驅動的，主要包含以下幾個不同的特點：第二，控制與轉發分離發展，SDN與傳統的網絡體系之間存在著較大的差異，在傳統的網絡體系當中控制與轉發是一體的，但是在SDN當中，集中式網絡控制器可以實現網絡分離之后的數據流量的分配，從而實現各種不同的功能

3 網絡前傳技術的不同類型及關鍵技術

3.1 基于純數字信號的CPRI協議的網絡前傳技術

基于純數字信號的CPRI協議的網絡前傳技術又分析波分復用前傳和時分復用前傳技術。后者的核心是波分復用光源光網WDM，均是采用2.5和10G的CPRI連接，這種方案能夠極大節約電能，提高安全性，因此適用于基站建設。波分復用無源光網WDM能夠提供兩條鏈路，將其利用與信息的傳輸和監控，同時利用反射半導體來實現。

時分復用前傳技術是在無法順利實現都信道WDM前提下研發的一種5G技術，這種技術受到傳輸時間和帶寬的限制，目前，在使用的過程中需要解決數據傳輸的相關問題。目前可以利用TDMPON的廣播特性將目前的數據傳輸至ONU，能夠有效解決數據難以及時傳輸的問題，但是使用此方法的過程中也會對網絡的運行速度產生影響，因此需要進一步進行改進。

3.2 基于純模擬信號傳輸的前傳IF0F技術

5G技術的最大優點是智能化，隨著我國智能技術應用不斷推廣，進而出現了基于5G的信息傳輸技術。為了有效提高MIMO技術的配合度，WDM技術誕生了。將RRU劃分為若干個扇區，每個扇區有N條天線。網絡中就含有M*N個信息。

3.3 基于PHY功能重構的前傳技術

基于PHY功能技術是上述3種技術中資金消耗最少的技術，也是目前5G技術發展的必然趨勢。傳輸帶寬小于10G，在傳統的移動通信中，是通過壓縮技術來減少帶寬的，但事實上，并不是所有的數據都能夠壓縮，或者并不是所有的數據都能夠通過壓縮來實現。有些數據及時壓縮難以滿足移動通信需求。這種情況可以通過RRH或者BBU的功能分割點來實現，利用這一技術能夠將基站分成無線信道編碼和PHY結構，能夠有效降低寬帶，實現多點傳輸。移動前傳網絡的傳輸帶寬主要取決于下行鏈路的傳輸帶寬，能夠有效聯合信息傳輸功能，也是未來網絡研究的主要方向。

4 結束語

綜上所述，目前我國的5G網正處于研發之中，實現一些特定的性能較為困難，但是，目前在市場上通常使用CPRI作為前傳技術，本文作者提到的其他兩種技術還處于理論實踐中，在實際應用中應用效率較低。且WDM-PON技術本身的運行成本較高，傳輸效率受到極大的影響。不難看出，5G網技術運行還存在一定的影響，但是從理論上講，5G技術在速度和效率上還存在一定的先進性，能夠有效滿足通信技術發展的需要，能夠給群眾帶來極大的方便。