5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)劃策略研究

陳松

湖北郵電規(guī)劃設(shè)計有限公司 湖北 武漢 430022

5G時代的到來，對通信傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求，需要運營商對此加以重視。其中PTN網(wǎng)絡(luò)雖然在SDH的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，也對后者的諸多不足進行了補充和完善，但其在大規(guī)模的傳輸網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用依舊存在一定問題，必須針對性地進行建設(shè)與優(yōu)化。我國政府高度重視5G無線通信的發(fā)展，投入大量資金、技術(shù)，推動5G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化進程。在5G無線通信應(yīng)用過程中，安全問題十分關(guān)鍵，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，分析與探究5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題，并提出有針對性的應(yīng)對措施，以期推動5G網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展。

1 我國5G通信概述

2019年6月，我國工業(yè)和信息化部正式頒布5G商用牌照，各大運營商開始布局5G。從發(fā)展規(guī)劃來看，2019年小范圍商用，在2020年商用范圍會規(guī)模化。截至目前，我國已建成5G基站超過13萬個，本年度計劃部署約50萬座。5G作為包含大規(guī)模天線陣列、新型多址技術(shù)、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，同時標準協(xié)議全球統(tǒng)一，涵蓋增強型移動寬帶、大規(guī)模機器類通信、超可靠低時延通信等業(yè)務(wù)的全新移動通信技術(shù)，其雖然有著頻段高、覆蓋弱的問題，依舊具有無可比擬的應(yīng)用價值與前景。從技術(shù)層面看，5G不但具有上述的各種關(guān)鍵技術(shù)，還在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面融合了軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFC）兩大技術(shù)。通過SDN解耦控制平面與用戶平面，控制平面利用通信接口對用戶平面上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行集中控制，實現(xiàn)更為靈活高效的資源分配，降低網(wǎng)絡(luò)維護難度，縮短網(wǎng)絡(luò)部署周期，降低網(wǎng)絡(luò)韻味成本。而NFV技術(shù)則用軟件方式實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)元功能，解決了將網(wǎng)絡(luò)功能部署在通用硬件上的問題，實現(xiàn)了網(wǎng)元功能和專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的解耦，支持動態(tài)擴展網(wǎng)絡(luò)功能，大幅提高了業(yè)務(wù)部署的靈活性與效率。在這些技術(shù)的支持下，5G支持0.1～1Gbps的用戶體驗速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時500km以上的移動性和數(shù)十Gbps的峰值速率。5G移動通信網(wǎng)絡(luò)面臨著無線接入網(wǎng)的BBU拆分，兩級架構(gòu)變?nèi)墸瑹o線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)網(wǎng)元重新部署，核心網(wǎng)的控制面和用戶面分離，用戶面部署下沉，同時組網(wǎng)方式由NSA向SA過渡的全新變化。

2 我國5G主要技術(shù)概述

（1）新型多天線傳輸。多天線傳輸經(jīng)歷了從無源到有源，在5G技術(shù)推動下，實現(xiàn)了從二維到三維的轉(zhuǎn)變，整體趨勢朝大規(guī)模矩陣發(fā)展，依托LSAL技術(shù)優(yōu)勢，矩陣防干擾能力更強，通過優(yōu)化分配頻譜，可以將頻譜效率提升至原來的數(shù)十倍。

（2）高頻段傳輸。傳統(tǒng)通信技術(shù)工作頻段主要集中在3GHz以下，頻譜資源相對擁擠，為了提升5G無線通信技術(shù)的效率，提升高頻段資源利用率勢在必行。高頻段頻譜可用資源十分豐富，需要進行統(tǒng)籌兼顧和科學(xué)規(guī)劃，緩解當(dāng)前頻譜資源利用率不足的現(xiàn)狀，推動短距離通信的快速發(fā)展，從而滿足5G高速傳輸?shù)囊骩1]。需要注意的是，高頻段傳輸也存在一定缺點，比如傳輸距離短、穿透能力弱，信號易受干擾，需要進一步解決系統(tǒng)設(shè)計、射頻器件等問題。

（3）D2D技術(shù)。傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)以基站為中心實現(xiàn)區(qū)域信號覆蓋，由于基站不能移動，限制了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活度。隨著人們對無線多媒體業(yè)務(wù)需求的增加，以基站為中心的業(yè)務(wù)模式已然滿足不了當(dāng)前發(fā)展。D2D技術(shù)的應(yīng)用無須基站協(xié)助，通過拓展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接入方式，能夠?qū)崿F(xiàn)短距離通信，終端分布更廣泛，頻譜資源利用效率更高。

（4）新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。當(dāng)前LTE接入網(wǎng)為扁平化架構(gòu)，新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)采用C-RAN接入網(wǎng)，C-RAN建網(wǎng)和維護成本更低，能夠?qū)崿F(xiàn)集中化處理、降低干擾、實時云計算，推動智能化組網(wǎng)。

3 我國5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)劃策略

和IPRAN網(wǎng)絡(luò)相比，PTN網(wǎng)絡(luò)所采用的MPLS-TP技術(shù)需要包含標簽交換路徑（LSP），這意味著當(dāng)移動網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量足夠多、規(guī)模足夠大時，需要大量人員對LSP進行手工配置，成本高且難以實現(xiàn)[2]。同時，LSP承載有固定比特和可變比特業(yè)務(wù)，這就使得相應(yīng)的業(yè)務(wù)模型預(yù)測難以對其貸款進行準確預(yù)測，難免存在波動和誤差，會造成不菲的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護成本。同時PTN網(wǎng)絡(luò)的路由從基站PTN經(jīng)本地網(wǎng)PTN傳輸，最后再經(jīng)省干PTN達到移動通信網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)元，與5G網(wǎng)絡(luò)扁平化發(fā)展方向存在一定沖突。因而在5G通信傳輸網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃中，一定要針對PTN網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化：

（1）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。就當(dāng)前的移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢來看，扁平化無疑是重要的發(fā)展方向。扁平化能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)運行成本及維護成本，同時降低對設(shè)備廠商的依賴程度。在對現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化時，應(yīng)當(dāng)重點針對網(wǎng)絡(luò)層次進行優(yōu)化，不斷減少網(wǎng)絡(luò)層次，從而促進扁平化發(fā)展。為了保障此優(yōu)化過程的科學(xué)性與合理性，防止網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，必須做好統(tǒng)籌規(guī)劃，并以由上及下的原則進行優(yōu)化。先重點布局OTN網(wǎng)絡(luò)，確保PTN網(wǎng)絡(luò)足夠完善后再將優(yōu)化重心逐步過渡到PTN上來，減少PTN城域本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層次并提高其帶寬。

（2）革新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。PTN網(wǎng)絡(luò)的MPLS技術(shù)具有一定優(yōu)勢，但是不太適用于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此有必要在骨干網(wǎng)保留該技術(shù)的同時，在其他網(wǎng)絡(luò)層停用該技術(shù)，以免大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)下該技術(shù)的應(yīng)用帶來潛在問題。同時積極推動PTN設(shè)備功能升級，逐步實現(xiàn)二轉(zhuǎn)三功能建設(shè)，促進PTN設(shè)備與本地網(wǎng)的有效對接，有效支持OSPF、BGP、RIP等動態(tài)路由協(xié)議。

4 結(jié)束語

總之，5G通信傳輸網(wǎng)的建設(shè)是保障5G時代網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)得以有效滿足的關(guān)鍵，移動通信運營商必須做好PTN傳輸網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。針對PTN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)劣勢進行分析，針對性地采取合理方法對其進行改善和優(yōu)化，全面提高傳輸網(wǎng)可靠性，如此能夠為5G通信業(yè)務(wù)的發(fā)展提供有力支持。