5G無線接入網絡架構設計探討

◆由宗銘

5G無線接入網絡架構設計探討

◆由宗銘

（廣東省電信規劃設計院有限公司 廣東 510630）

隨著5G逐步推廣應用，無線接入網絡架構設計也需要進行相應的改造，通過先進、智能靈活的網絡架構，承載5G新技術，可充分發揮5G網絡的性能。同時，5G網絡架構設計需要遵循實用性原則，應設計容納量較大，且可滿足異構、空口接入技術以及功能多元的網絡架構。該架構基于2G、3G、4G網絡進行設計，相關人員要學會揚長避短，使復雜的網絡架構運用優勢更顯著。另外相關人員還應明確該種架構的關鍵性能指標，以制定合理的設計方案。

5G；無線接入網絡；架構設計；

0 引言

相比其他的信息技術，5G技術所依賴的網絡覆蓋場景一定很廣闊，在這種條件下，室外的網絡架構及業務覆蓋率會變大，范圍也會變廣，室內的熱點數量會變多，在采集、傳遞數據方面，速度會有很大程度提高，消耗的能量卻會減少，低時延優勢更加顯著，所以5G技術下的信息網絡架構運行會更加安全可靠。本文主要針對5G無線接入網絡架構設計進行探討。

1 5G無線網絡關鍵性能指標

基于用戶對5G無線網絡功能與覆蓋場景的期待與要求，相關人員要明確相關的設計關鍵性能指標，如時延性、耗能、傳遞效率、移動效果等，這些指標不僅針對5G無線網絡，還針對其他的4G、3G等，但1G-4G技術在此方面的表現皆有很多進步發展空間，相關人員可以在其基礎上大力優化關鍵性能指標，使技術的發展空間得到彌補，這便是5G網絡架構設計的基本目的。具體的關鍵性能設計指標有6點：

（1）移動性。5G無線網絡不僅要滿足移動端用戶需求，還要滿足各種移動交通方式的需求，如飛機、地鐵等，這些交通方式也需要借助5G技術采集相關的交通信息[1]。5G移動通信系統要在移動性能方面表現出最大優勢，使其對非移動場景同樣適用。

（2）時延。時延性能是5G技術必須要改進優化的點，只有提升時延性能，數據從傳輸到接收或到確認之間的時間間隔才能最短，這意味著數據傳輸速率會上升，相關人員還要在提高時延性能的同時，保證信息傳輸質量。在改善時延性能方面，相關人員還要從網絡拓撲結構優化設計方面入手，使相關的業務、網絡負荷滿足網絡架構要求，還要提升傳輸資源本身的質量，以保證其傳輸順利。

（3）用戶感知速率。在5G時代，信息傳輸速率會提升，用戶的感知速率也會提升，該技術主要服務相關的移動用戶，相關人員還要將該項內容作為關鍵設計指標，使用戶獲得的MAC層用戶面數據傳送量得到保證。

（4）峰值速率，主要指5G技術條件下網絡架構所能承擔的最大業務速率，提高該速率，網絡架構對業務的容納量會增加，處理能力也會提升。

（5）連接數密度。主要指單位時間內連接的設備最大數量，只有提高該指標，5G才能容納更多的用戶。

（6）流量密度。提高該指標數值，數據傳輸效果會更加顯著。在低能耗原則下，相關人員要使5G網絡能應用最少的能量，傳送最多的數據，切保證傳輸效率。相關人員可采用D2D等技術來滿足此要求。

2 5G無線網絡架構設計原則

5G無線網絡架構設計原則主要包括以下幾條：

（1）智能化程度高。5G無線網絡架構不僅要滿足基本的承載、傳輸運行等功能，還要在運行中具有高度的自控能力，并在網絡出現異常時，自動分析數據，及時控制網絡，避免造成更大的影響[2]。該網絡架構覆蓋范圍較廣，相關人員還要確保架構對所有的覆蓋面和熱點都能起到良好掌控作用。在承載功能與控制相分離要求下，5G網絡架構設計必須向智能化方向靠攏。

（2）架構配置靈活性高。5G網絡架構移動性強，所以應用場景也會呈現多元化特點，不同場景對架構功能要求不同，相關人員還要使架構配置具有一定的靈活性，這意味著網絡架構有很多可調控空間，當網絡應用場景發生變化后，架構中的物理節點和網元便可隨時作出調整。

（3）減少架構建設和運維成本。5G不僅代表一種新的信息技術，還代表龐大的信息工程項目，要將其從設計轉化為建設施工成品，需要花費大筆資金，在5G網絡架構運行期間，相關人員還要花費大筆維修成本來保持架構的安全性。為了減少成本，相關人員應提升設計水平，使架構功能和性能都實現，還要提高其運行的可靠性，避免運行錯誤。

3 5G無線網絡架構設計方案

根據5G無線網絡的覆蓋應用場景，相關人員應從架構的連接形式、平臺建設、承載方式以拓撲結構建設等方面入手，設計合理的網絡架構設計方案。

3.1 連接形態多樣化

在5G網絡架構連接數密度增大的條件下，架構連接的設備量會增大，其對各種業務的容納量也會增加，不同業務或不同設備的節點連接形態不同，所以5G網絡架構的連接形態、連接形式和接口都要表現出多元化特點，以使中繼通信以及基站設備連接等目標實現[3]。這些目標的連接狀態都不同，鏈狀連接、網狀連接、傘狀連接以及點對點連接是重要的連接形式，相關人員要基于這些連接要求，設計相關結構。

3.2 平臺多樣化

5G網絡架構面對的業務數量、種類以及特殊業務量都很多，這些業務需要在不同的平臺中進行，相關人員務必要保證平臺建設質量以及平臺多樣化。在設計中，主要通過增加網關、終端來解決問題，相關人員可以將集成技術不同的網關等添加到合適的位置中。這些平臺在架構中的表現形式有基站、設備等，基站主要有BBU+RRU分布式基站、室內外基站等，設備主要包括可以滿足用戶要求的設備以及網關設備，這些設備具有很強的控制功能，可以使架構功能順利實施。在這些設備平臺中，不僅有專門處理日常業務的專業平臺設備，還有虛擬化平臺設備，后者主要在特殊業務處理中發揮作用。這些設備平臺不僅在功能方面表現不同，在功率方面也表現出差異。其中BBU+RRU的分布式基站以及室內外基站的運行功率較大，其余的智能終端等應用功率較低。這些平臺設備遍布整個網絡架構，其與用戶間距不同，相關人員也可以基于此點，設計不同的平臺。

3.3 承載方式多元化

信息傳輸場景不同，其對承載方式的要求也不同，所以架構的承載方式會呈現出多元化特點。無線傳輸和有線傳輸雖然對承載介質的要求不同，但其都能滿足承載傳輸任務，其中無線承載會受到帶寬限制，有線承載優缺點與無線承載恰好相反[4]。這兩種承載技術都要應用在無線網絡架構設計中，以滿足不同場景業務要求。

3.4 拓撲結構設計

在5G網絡架構中，網絡頻段表現出高度化特點，集成的技術、建設的基站數量與功能也越來越多，為了使這些新型變化順利落實，相關人員需要優化設計拓撲結構，使其表現出多元化特點以及靈活性高特點，如此網絡架構即使面對不同的應用環境，其節點也能表現出良好的層級關系[5]。

4 結語

本文介紹設計5G網絡的關鍵性能指標，考慮了兼顧實用性和無線網絡架構要遵循相關原則，再根據不同業務需求，制定了多種網絡設計方案，滿足業務對熱點布局的差異性。在未來的5G無線網絡架構設計方案中，可能會遇到一些現實問題，相關人員還要在多次試驗中，找到方案優化點，使網絡架構作用優勢更佳，并保證業務拓展過程中的安全性與可靠性。

[1]李文璟，王智立.網絡管理原理與技術[M].人民郵電出版社，2008．

[2]張璐.5G無線接入網絡架構設計分析[J].信息通信,2018.

[3]周華.對5G無線接入網絡架構設計的思考[J].中國新通信,2018.

[4]周宏成.5G無線接入網絡架構設計[J].電子科學技術,2017.

[5]李忠麟,閆曉萍.第五代移動通信系統的設計架構[J].信息系統工程,2016.

[6]周逸凡,趙志峰,張宏剛.基于智能SDN面向5G的異構蜂窩網絡架構[J].電信科學,2016.