淺談5G網絡的傳輸支撐

【摘 要】本文首先介紹5G網絡的大數據傳輸需求，傳統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、傳輸模式發起探討。最后提出網絡設備下沉、就近傳送等大規模數據傳送的應對思路。

【關鍵詞】5G;傳輸;PTN

1、引言

在4G大規模組網之際，行業已經加大馬力，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發展戰略。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，同時加大數據的處理規模。同時5G將是一個真正意義上的融合網絡，以融合和統一的標準，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的物聯網絡。據業界推測5G技術成熟后，物與物之間的連接頻率將是現有通信設備連接頻率的30倍以上。面對如此龐大的數據傳輸需求，5G網絡傳輸該如何支撐呢？

2、各運營商現狀

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業務主要是基于OTN與PTN所共同承載，CMNET和IP承載網絡數據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大環，經市級，上到省級核心設備，然后轉發。

3、5G網絡對傳輸的需求

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（不同區域可用范圍有所區別，可以保證所有區域有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。據此推算，100 MHz頻譜、64T64R、三小區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網絡應用商業模式而導出的一個需求，不同的商業應用因為使用了不同的網絡節點和資源，可能會在不同的商業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，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，網絡規模更龐大。傳輸連接類型由環型與星型相結合。由于線纜布放成本過高和物業協調困難，約束了光纜的建設，數字微波將得到大規模的使用。微波使用的環保審批，微波的穩定性，以及微波傳輸的安全性開始成為5G建設研究課題。

4.2 核心設備下沉

盡管云計算搜索、存儲和轉發已經相當高效，然而面對5G超大數據量的傳送，省級的核心網數據處理依然相當吃力。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尋址功能。

4.3就近傳送

成萬上億的物聯承載，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。用戶數據不再經過核心網絡，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據互傳。5G實現了全面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6個節點，接入環帶寬不收斂，每節點帶基站數目2個，則接入環帶寬約為30～40G，接入層設備需考慮10G疊加組網或組40GE的環。

5、結束語

5G網絡是大數據高傳輸的網絡，網絡數據量爆炸式發展，傳統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，大量使用數字微波、核心設備下沉、就近傳送、超大帶寬傳輸等是5G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展。

參考文獻：

[1] 張成良，荊瑞泉.PTN技術發展趨勢和組網應用[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化;

（作者單位：中國聯合網絡通信有限公司玉林市分公司）