5G傳送網方案和關鍵技術研究

方向（1978-），男，漢族，廣東揭陽，工程師，本科，研究方向：通信、信息化設計及規劃。

摘要：近年來，我國為了提升數據傳輸效率，不斷推廣應用智能終端設備。雖然4G通信網絡數據的傳播速度較快，但仍無法滿足部分用戶的需求。因此，促進5G通信技術的發展變得十分必要。本文主要闡述了光傳送網在5G通信技術發展中的功能需求，介紹了5G傳送網方案，并探討了5G傳送網的關鍵技術，希望進一步推進5G通信技術的發展。

關鍵詞：5G通信技術；傳送網；關鍵技術

一、引言

第五代移動通信技術（簡稱5G）已成為我國發展中極為重要的領域。在2019年6月，中國工業和信息化部向運營商頒發了5G商用牌照，標志著5G大規模商用的進程已經開始。5G技術將為各種通信應用場景提供增強型移動寬帶、高可靠低時延通信等功能，有望推動網絡及相關行業的進一步發展。

二、光傳送網功能需求

光傳送網是推動5G網絡發展的必要條件，它能夠更好地滿足5G網絡對于數據處理的需求。為了確保5G通信技術的發展要求，提高數據處理的可靠性和安全性，人們應積極優化光傳送網的功能需求。首先，光傳送網需要具備擴容容量的能力。隨著用戶數量的增長，5G網絡處理數據的速度會降低，而且長時間的數據擁擠會影響網絡運行速度。因此，光傳送網需要具備大寬帶、大容量的承載能力，以保證在大量數據傳輸的情況下仍能在短時間內完成數據處理。其次，光傳送網需要縮減時延。通過靈活設計設備延時功能，選擇較大時隙處理可以減少層級重復的使用，降低緩存概率，確保傳輸設備的整體延時控制。相比于環形組網，樹形組網具有明顯的時延降低和滿足使用需求的優勢。

網絡切片是光傳送網的另一個功能需求。通過詳細分析5G業務之間的需求差距，在同一個物理網絡中，網絡切片可以將相關的內容組織在一起，形成完整的邏輯網絡，實現光傳送網功能的獨立運行，以滿足帶寬、時延、能耗、可靠性等需求，并支持運營計費等工作。此外，光傳送網需要具備靈活性。在不斷發展的網絡技術背景下，引入合理的網絡技術可以實現技術的有效結合，提高系統網絡運行的安全性。最后，光傳送網需要實現智能化。5G網絡在智能和靈活性方面具有優勢，可以優化支持性網絡架構，進一步提高業務檔位，更好地滿足用戶需求[1]。

三、5G傳送網方案

（一）5G前傳網絡解決方案

1.裸纖方案

為了滿足5G網絡的需求，初期建設中每個基站會部署3個天線單元（AAU）。但隨著基站密度的增加，為了提高網絡容量和覆蓋范圍，多頻點組網方案逐漸被采用。然而，這種方案會耗費大量光纖資源，導致網絡資源的浪費。對于光纖資源緊張的地區，不建議采用裸纖方案進行傳輸，因為可能會出現傳輸瓶頸和質量問題。

2.無源波分方案

無源波分方案在應用過程中可以最大限度地減少資源消耗。由于不同AAU設備使用的波長不同，使用規劃變得非常復雜。因此，在應用中需要不斷完善運行管理和維護機制，以及做好運行時的監控，來解決運行中的問題。然而，目前設備的運行管理和維護機制并不完善，無法有效進行故障定位，從而難以及時規避風險。

3.光源DWDM方案

AAU設備的利用需要結合無源光模塊，并在DU側安裝集中光源。在這種方案中，無源光模塊接收到信號后，對光信號進行調制，最終以光信號的形式傳輸，然后將光信號返回到DU節點，實現信號的上行。光源DWDM方案在傳統的無源波分方案基礎上進行了創新和改進，以確保最大程度地利用纖芯資源，降低使用成本，提高管理質量，并更好地利用各種傳輸設備[2]。

（二）5G中傳網和回傳網絡解決方案

1.切片分組網絡（SPN）技術方案

切片分組網絡主要包括傳輸層（STL）、通道層（SCL）和分組層（SPL）。

切片傳輸層：主要優化切片分組網絡，采用靈活的以太網（FlexE）技術來實現業務的分離與網絡切片。通過在網絡MAC層和物理媒介層之間建立關系，提高整體業務的靈活性。

切片通道層：是切片分組網絡中的一個重要部分，其目的是在太網通道的基礎上，深度處理切片組網，并提供轉發的低時延、網絡切片的硬隔離等功能。切片以太網（SE）技術是一種新興的技術，能夠有效地隔離不同業務，并進行優化和防護，以確保網絡的穩定運行。通過轉變切片太網的形式，可以更好地支持不同切片的運行方式。利用虛擬化切片技術，可以靈活分配網絡資源，實現網絡的抽象化，形成具有虛擬化特征的網絡資源系統。此外，SCL還可以優化網絡結構，滿足用戶的多樣化需求。

切片分組層：通過SR-TP和SR-BE技術，可以實現對數據的處理，提升連接的有效性，以促使多項業務順利開展。SR-TP和SR-BE都屬于隧道擴展技術的一種。SR-TP的主要目的是承載所需連接的業務，并提供全方位的監控能力，確保業務在安全環境中運行。它能夠增強業務的監控能力，支持在全面管控環境下的安全運行。而SR-BE主要用于承載不需要連接的Mesh業務，簡化了拓撲業務的連接，提高了工作效率。

2. IP RAN方案、IP RAN+分組增強型OTN方案

IP RAN分為基礎承載方案和功能增強方案。在基礎承載方案中，主要采用HoVPN來實現5G業務的承載。而在功能增強方案中，為了滿足更復雜的業務需求，需要引入一些高級技術，如SP、FlexE和SDN等。通過SP技術解決精確同步和時鐘問題；利用FlexE技術可以靈活調整以太網接口并分配帶寬；而SDN技術能夠實現對網絡系統運行的智能管理和監管。

（三）傳送網設計與優化的流程

1.現有網絡的分析

網絡分析是基于傳送網優化的基礎上進行的。在實際網絡分析過程中，需要對運營商的網絡運行情況進行分析，并優化傳輸內容。同時，還需要分析網絡的承載力和資源使用情況，并根據分析結果結合參數內容作出準確評價，以解決數字化模型運行可能出現的問題。

2.制定分析優化方案

制定分析優化方案需要先對當前網絡業務需求和實際應用情況進行分析，并確定最終目標和傳輸拓撲模型。然后，合理設計和評價網絡運行參數，具體分析現有網絡的業務需求和相關應用情況。結合實際情況，確定優化目標和傳輸拓撲模型。最后，比較和評價網絡運行參數，了解差異，進一步優化設計方案，保證最終方案符合實施要求。

3.優化方案實施效果評價

根據確定的設計方案，完善實施方案內容。在實施過程中，結合光纜資源和配套設施進行優化，進一步調整方案，確保方案更加符合使用需求和實施情況。最后，評估實施方案的效果。通過監測網絡性能指標、業務質量和用戶滿意度等，評估方案實施效果，并與預定目標進行比較，確定實施情況與預期目標的差異。

四、5G傳送網關鍵技術研究

（一）超低時延技術

光纖的時延占網絡時延的大部分比例，因此為了保障網絡的高效和安全運行，需要縮短信息資源傳輸的距離。在5G網絡中，控制單元（CU）和數據單元（DU）是獨立運行的，而不依附于任何系統。這種功能解耦和提升是其他技術所沒有的最大優勢。它增強了網絡的靈活性和敏感性，提高了網絡的效率，并且可以安全地承載和使用數據。uPLLC旨在支持對時延和穩定性高度敏感的業務，并通過網絡切片技術來保障。在處理各種業務時，應該始終遵循就近原則進行連接，這樣可以有效縮短終端與交換機之間的距離，并降低路徑時延的最低點。這主要得益于MEC系統可以獨立運行，并且安裝在無線、可移動的網絡核心網邊緣，因此它能夠實現理想的效果。

（二）FlexE靈活以太網技術

利用FlexE靈活以太網技術，可以增強以太網的靈活性。FlexE以太網技術通過引入靈活的復用機制，可以實現對不同業務數據的合理分配。這樣一來，就能夠有效地傳輸各種時隙數據，并提高各種子通道獲取數據的靈活性。具體如圖1所示。

圖1 FlexE以太網輕量級增強示意圖

對于FlexE的SDH-like隔離，可以顯著促進FlexE和FlexE Shim（時隙化技術）的發展。這種隔離墨水的優勢在于能夠有效地隔離捆綁業務，并實現業務的捆綁。相比VLAN、VPN等協議級隔離設計，這種技術存在一定的差異。通過FlexE與分組交叉的技術，可以實現分組交換面的有效隔離，確保相關業務內部數據的安全性。同時，結合FlexE和DWDM技術的應用，可以擴展帶寬并實現隔離效果[3]。

在FlexE的大力支持下，通過綁定各個接口，可以優化寬帶，使其超過接口速度。另外，利用FlexE+DWDM的有效應用，可以充分提升單纖大帶寬的能力，促進DWDM波道的靈活結合，進一步增加帶寬利用的平滑性。設備可以通過FlexE信道化子接口實現資源隔離，控制器NCE實現分片創建、可視等分片自動化管理，分片與業務解耦，分片等同于物理網絡（資源保障），并且可以在該分片平面上部署VPN業務。

（三）網絡切片技術

網絡切片技術在5G技術的廣泛應用中發揮著重要作用。承載網絡切片技術主要是在同一個網絡中實現對不同虛擬網絡的劃分。在進行不同類型網絡切片之前，無論是在切片技術管理上還是在切片業務的控制和轉發上，都能實現邏輯分隔，有效解決傳統承載網絡業務中存在的問題，避免不合理的網絡資源利用現象，從而充分發揮網絡資源的利用性。

每個切片網絡都可以按照實際需求進行獨立的運行和管理。傳統承載網絡通常由物理網絡層、業務層和客戶層組成，業務通常部署在物理網絡層上。承載網絡切片可以虛擬化處理網絡拓撲資源，網絡切片技術能夠在物理網絡層和業務層之間優化網絡，實現虛擬化特性的網絡層可以加強網絡層與業務層之間的聯系，發揮網絡切片技術的價值和影響。業務通常部署在虛擬網絡層上，因為虛擬網絡與物理網絡之間有明顯的特性區別，業務直接說明它部署在物理網絡的層面下。虛擬化的切片網絡可以根據不同的應用場景和特性重新構建和設計，無論是在拓撲結構還是資源層面，都能滿足不同使用情況。各個切片網絡在邏輯上存在不同程度的隔離特性，因此在光纖傳輸過程中會出現傳輸時延等情況，同時也會依托自身的網絡拓撲結構優勢，最大限度地滿足網絡承載需求，提高用戶使用價值。

（四）SDN統一管控技術

為了有效處理5G傳輸網絡和設備之間的情況并確保網絡的安全性，人們需要建設一個完善統一的管理和控制于一體的系統平臺。這樣的平臺可以更好地管理和維護數據，提升工作的效率和質量，并實現對大量人力、物力和資金的管控。通過實時控制設備運行過程，該平臺能夠確保5G網絡的順暢運行。為了實現這一目標，平臺需要具備強大的兼容性特征，以便與各種設備和系統無縫協作。

五、結束語

5G通信技術在互聯網領域中的廣泛應用已經取得了顯著成果，并為相關行業的發展做出了重要貢獻。這一過程中，許多典型案例推動了5G通信技術的發展。強力發展5G傳送網有助于優化用戶體驗，并滿足用戶對網絡安全的需求，對促進社會經濟發展具有積極的影響。本文研究了5G傳送網的方案和關鍵技術，為實際工作提供了參考價值。只有進一步完善5G通信技術，才能為未來5G傳送網的發展提供有力的指導。

作者單位：方向 廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司

參" 考" 文" 獻

[1]蔣耀宇.基于光纖傳送網的5G移動通信前傳關鍵技術探討[J].通信電源技術，2020（6）：206-207，209.

[2]汪娟，鄧軍.光纖傳送網在5G移動通信前傳關鍵技術中的應用[J].消費導刊，2019（50）：193.

[3]王榮，張劍寅，宋月，等.5G電力虛擬專網架構及關鍵技術研究[J].電信科學，2022（1）：240-249.