面向5G的傳送網承載方案研究

趙慶龍

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

與4G所使用的TD-LTE技術相比，5G對于承載網絡的要求更高，由于5G技術的超高帶寬和極低時延，要求承載5G移動通信的承載網必須具備更高的穩定性。過去適用于4G網絡的架構已遠遠無法滿足5G更高要求的標準，必須推翻原有的網絡架構，重新進行設計，針對性設計一套適用于5G技術的承載網絡架構。而在進行網絡設計時，必須對承載網絡的作用機理和組網機構進行詳細的剖析和重新編定[1]。

1 5G關于光傳送網的功能需求

針對5G網絡的特點，光傳送網處于5G網絡的轉發平臺和控制平面之間是5G網絡信息傳遞的一個基本承載面，結合有關數據分析，可知5G網絡的主網功能和傳輸性能較上一代通信技術相比有了跨越式發展，其主網功能更加完善，傳輸性能更加強大，每秒能傳輸的有效信息數據是過去的10倍，而且在信息傳輸過程中能保障極低時延，極大地拓寬移動通信技術與物聯網技術之間的連接。但為了滿足實際的使用需求和技術標準，對于5G網絡的承載面有了更高的要求，如果承載平臺自身無法達到如此高要求的標準，那么由此平臺所進行的信息傳輸功能會有所下降。為了最大化發揮5G網絡技術的優勢，技術人員從5G網絡的基礎帶寬承載功能到網絡架構再到光傳網特性修正多個方面進行同步協調，目的是使5G通信網絡所處的光傳送網具有能支持5G技術的能力。5G光傳輸網在未來的推廣、使用過程中，要努力實現功能性的添加和完善，同時增加智能運營模式，完善其性能挖掘硬件設施潛力，通過建立完善的基礎帶寬確保信息承載能力穩定[2]。5G回傳網回傳過程如圖1所示。

圖1 5G回傳網回傳過程

2 中國移動TD-LTE回傳網現狀

TD-LTE回傳網絡架構如圖2所示。回傳網的核心設備一般會集中放置在省會城市，全網通過PTN進行承載，城域傳送網一般按照三層架構進行設計，三層架構分別為核心、匯聚及接入，接入及匯聚層使用的是環網架構，核心層一般采用的是口字型組網。如果是同一廠家的設備，采取NNI方式進行組網；如果是不同廠家的設備，采取UNI方式進行對接。每個省的出口業務都是比較大的，所以一般在省干會采取口字型組網方式，以確保回傳業務是安全的，因此省干平均會設置2個節點，分別部署在兩個不同的地理位置。

3 5G網絡關鍵技術特性

與上一代通信技術相比，5G網絡更強大的網絡帶寬意味著過去從文字到音頻再到視頻的轉變過程會再次發生，在未來社會發展中如何利用5G技術實現更大體量的數據傳輸，成為改變社會發展模式的一個重要突破。過去從3G到4G的技術跨越，使得人們的生活習慣發生了徹底的顛覆，通過移動互聯網終端的普及，實現了年輕人生活模式、學習模式、工作模式、交流模式和信息獲取模式的完全顛覆。在5G時代，更強的帶寬傳輸能力在人們的生活學習過程中體現較少，而在工業發展中具有極高的應用價值。事實上，更高的上傳和下載速度并不是5G技術突破的重點，其與未來社會發展變革息息相關的特征恰恰體現在極低時延上。極低時延意味著過去由于遠距離信息傳輸而造成的信息傳遞緩慢和操作滯后現象得到改善，在這樣的現實條件下，遠程操控會越來越普及，在遠程測量和安全設施監控方面均有極大的應用空間。另外，通過遠程操控可以使得在4G網絡時代就已經開始嘗試的自動駕駛技術得到更好的發展，在5G網絡環境下，信息傳輸速度和處理效率會大大提升，對于行駛車輛的信息收集和分析能在一瞬間全部完成，而極低時延則意味著這些信息能在極短的時間內被信號接收系統接收、分析、處理，并以遠程控制的方式作用于汽車行駛行為上。在工業發展中，5G技術為互聯網系統的搭建提供了有力的信息支持，更多的節點設備終端的加入會使物聯網的功能性得到進一步完善。總之，5G網絡的關鍵特征在于極高的熱點容量和極低的時延，同時具備連續廣域覆蓋和低能耗等特點[3]。我國5G發展布局如圖3所示。

圖2 TD-LTE回傳網絡架構示意圖

圖3 我國5G發展布局

5G關鍵技術指標分別包括用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、流動性、流量密度和用戶峰值速率。其中，用戶體驗速率是指在正常網絡環境下，用戶使用網絡時能獲取的最低傳輸速度，在5G網絡系統中，這個速度被定義在100 Mb/s～1 Gb/s。連接數密度是指單位面積上支持連接的在線設備總和，在5G網絡中這一數量級能達到百萬級別。端到端時延是指數據包從節點傳輸到目的地的節點所使用的接收時間，在5G網絡中這一時間以毫秒作為單位。流動性是指在滿足性能要求的情況下，接收和發送信息雙方的最大相對移動速度，在5G網絡環境中，這一速度可以達到500 km/h以上。流量密度是指單位面積區域內的總流量，該流量象征該區域在單位時間內能承擔的全部網絡信息傳遞功能總和，而這一密度在5G通信網絡中可以達到數十太比特。用戶峰值速率是指單個用戶在使用過程中能獲取的最高傳輸速率，一般實驗結果表明可以達到數十吉比特，是上一代通信技術的數十倍。

4 光傳送網發展

4.1 低時延和靈活性高性能方案的選擇和實現

端到端之間毫秒級的延遲速度是5G網絡一些基本功能的基礎保障，而靈活性參數又是5G網絡用戶日常使用中最為基礎的應用屬性。光傳送網在長距離組網的時候主要延時是由物理光纖鏈路所帶來的，然而光纖鏈路時延長通常除了選取更為合理的物理鏈路路由之外，沒有其他的技術來解決該問題。所以，光傳送網降低時延的技術重點是聚焦在節點的處理上，其中最為關鍵的就是電層信號的處理問題，如FEC和DSP處理技術，因為這些技術的處理時延與傳輸性能呈反相關關系。

4.2 與其他網絡協調與互通

5G網絡的承載網絡除光傳送網之外，還包含IP承載網以及建立在其他形式上（如無線承載）的承載網等。在實際的5G網絡承載中，如何實現對于不同承載網組網性能的科學分配，并且保證網絡之間無障礙互通，仍然面臨許多問題，需要進一步進行研究。

5 前傳技術及其優缺點

前傳是最靠近5G AAU天線的傳輸環節，雖然其帶寬需求并沒有回傳那么高，但是因為5G AAU數量龐大，導致5G前傳規模龐大，所以5G前傳對成本非常敏感。隨著5G規模化商用部署節奏的加速，如何選擇合適的前傳技術以滿足5G多業務差異化應用需求至關重要。

從滿足前傳的需求層來看，WDM、OTN、WDMPON以及光纖直驅方案適用于Option 6和Option 7的場景中。此外，上述方案符合前傳的時延規定。但是，由于具體方案不同，所以時延性也是不同的，整體上看均在一個數量等級上。

從組網的靈活度來看，鏈型網或者多點組網中比較適合使用WDN-PON方案。在點到點組網及環形組網中，比較適合采用WDM或者OTN方案，同時支持多種類型的傳輸方式，并且能實現線路側的1+1保護，可以提高業務安全性。

6 結 論

5G網絡通信是近年來我國網絡通信行業的集大成之作，有效地提升了我國在世界網絡通信領域的地位，是一代又一代網絡通信人員經過不懈的努力和長久的堅持所獲得的偉大成果。但是，在5G通信技術承載系統的選擇中還面臨很多問題，需要研究人員根據具體的作用機理選擇最為合適的處理方案。