5G传输技术及组网架构探究

5G传输技术及组网架构探究

乔智,赵冬婷

中国移动通信集团吉林有限公司长春分公司 吉林长春 130000

摘要：随着5G时代的到来，社会的各个领域都在进行数字化转型，在数字化转型的大潮下，信息与通信技术行业和数字经济的并行发展，推进并引发了行业的深刻变革。同步网作为整个5G行业发展底层基础支撑网络，其重要性不言而喻，只有搭建好一个高安全、高精度、高性价比的5G同步网才能有效保障整个5G无线网络数据的安全性和稳定性，以便实现5G的商业化应用。

关键词：5G传输技术；组网架构；组网方案

引言

当前形势下，5G已经成为学术界以及移动通信行业的研究重点和热点。以4G移动通信系统为代表的长期演进技术已经全面实现了商用，但在移动数据需求暴增的形势下，4G技术远不能够满足现在以及未来的发展需求，因此5G系统的研究、发展和运用迫在眉睫。为了能够促进网络容量的更好提升，首先就要对网络资源进行智能化的应用，不断优化用户或业务结构与类型，在多网并存的异构移动网络中促进网络容量的有效拓展和提升，不断给予用户更好地体验，使得人们日益增长的移动流量需求得到更好地满足，因而必须发展和研究5G传输技术，清晰其组网架构，为5G通信数据的准确性和稳定性奠定基础。与此同时，与LTE网络技术相比，5G网络的数据速率需求在持续增长，其将会应用到多场景、多业务、多领域当中，如更低时延、更高带宽的移动宽带eMBB业务或者物联网mMTC业务，以及时延超低、可靠性超高的uRLLC等。在移动通信网络技术发展过程中，传输网络发挥着基础性、关键性的支撑作用和价值。当处于LTE阶段时，PTN或者IPRAN技术是回传网络技术的重要组成内容和基础，而WDM无源技术与光纤直驱技术是前传网络的应用基础技术和内容。在5G技术不断发展过程中，新技术、新型网络架构、丰富多样的网络应用特性给当前的传输结构以及传输能力带来了很大的挑战与困难，而且当前的LTE传输技术对业务量增长上千倍以及业务类型属性不同的业务内容很难得到更好地满足。同时5G的CU/DU分离架构、网络切片、虚拟化、MEC下沉等会儿将5G传输逐渐变成云之间的互联组网，逐渐取代设备与设备之间的传输技术。因此，深入研究5G的传输技术以及组网架构，能够推动5G技术得到更好的运用与拓展，从而更好地满足人们急剧增长的网络数据需求。

1、5G传输网需求的概述

5G移动通讯和传输承载的连接需求，在光纤传输和继承接口方面能够起到比较关键的基础性作用，新型网络技术和网络设备之间层出不穷，带给了人们更多的便利，网络的承载性要求也越来越高，5G移动网络会有新型的网络架构新技术和新特征的应用，这是因为它需要基站功能的全新划分，所有的组网需求和网络容量的变化延长，能够达到很高的精度，，在这些方面往往存在着更多的要求，因此基于室内处理单元和远程设备处理单元综合构建的需求，C-RAN架构和承载技术都受到了5G更加灵活配置的挑战。并且要求流量归属变化更为明显，回传系统需求更加扁平化，使得原有的新增功能汇聚到汇聚层或者更低的层面。5G架构的革新非常明显，要求电信运营承载网络，能够全面的支持基于SDN控制和转变的共同性分离，在逻辑网络切片的理念和灵活支撑之下，实现云化业务，同步引入光传输网络架构，在前传回传核心网传输之间按需协同工作。

2、5G传输技术及组网架构探究

2.1前传组网技术

对于5G前传组网主要有以下四种技术：1）光纤直驱方案。通过直连方式，完成点到点和链型组网。设计简单，具有时延低的显著优点，但需要大量的光纤资源，成本高，同时缺乏OAM和网络保护，可靠性不足。2）无源WDM方案。利用波分复用特性，将多路波长复用到一根光纤上，实现数据或信息的传输，光纤量比光纤直驱方案相对少，时延低、成本低且便于维护。但是其应用范围有限，对于OAM和故障管理等方面比较弱，受合分波器引入的影响，损耗大，传输距离受限。3）OTN方案。主要结合以上两种方法的融合，具备SDH和WDM技术的优点，同时具备灵活的组网功能。可有效节约光纤资源，提供大宽带和超长距离数据传输，具有OAM功能和网络保护等功能。但是，设备成本比较复杂，不方便维护和管理，低延时是否满足现有的需求有待考究。目前，采用OTN技术在5G网络的运用，能够有效提升处理时钟频率，降低设备成本和时延。4）WDM-PON方案。这种方法主要是波分复用方式的无源光网络技术，前期受客观因素（用户带宽需求不足等）的制约，发展速度比较缓慢。但由于该方案具有低时延等优势，业界逐渐开始应用该技术。

2.2网络切片需求

5G系统的愿景需要承载更丰富的业务，5G业务在带宽、时延、可靠性需求、能耗以及服务客户、运营计费等方面要求存在巨大差异。例如：4K/8K移动视频业务要求超高速率，可触摸交互式应用要求超低时延，M2M/IoT应用要求高密度连接，自动驾驶要求高可靠、超低时延，移动宽带业务要求超高速移动性。为了适应不同业务的不同需求，5G时代的网络架构不再是4G的固定模式架构，而将采用虚拟化的方法对网络资源进行切片，重构后的网元功能按照业务的实际需求进行串接，形成针对某个用户，某类业务，甚至某一种业务数据流特定的网络体系提供网络资源和功能。

2.35G中传与回传组网的融合利用方案研究

由于5G中传与回传组网在流量调度、带宽、时延、位置部署等方面的需求基本相同，因而在5G的中传网络、回传网络上通常会运用一张具有同等组网技术的物理网络。结合当前5G网络架构与具体业务需求来制定端到端路由器方案、L3OTN方案以及SPN网络方案这三类组网融合利用方案。端到端的路由器方案则是以路由器为中心，在5G网络的核心层或者汇聚层、接入层运用路由器组网，通过运用端到端的FlexE端到端技术来隔离业务，从而使得5G不同业务类型的切片隔离需求得到更好地满足。同时在路由器上可以通过SDN来自动配置业务，能够对5G的运维工作进行有效地简化。而L3OTN方案的实施必须依赖于OTN技术，并在基础上来增加L3的功能，使得综合承载网络得以建成。同时SDN是统计管控OTN多业务综合接入平台的基础，通过波长、ODUK的利用来促进网络切片功能的实现，使得多业务相互隔离的作用发挥出来。而L3功能地发挥有赖于设备线路板卡与支路板卡的NP，OTN则在源宿之间建立ODUK连接通道，实现其作用与功能。SPN网络技术方案一般分为业务层、链路层和物理层这三个层次。业务层通常会运用支持L3VPN的SR+SDN组网技术，以此来对业务灵活调度的需求和要求进行有效地满足。SR组网的转发节点那个能够发挥出拓扑信息的维护作用，使得网络的可扩展性得到更加的运用。同时SR网络通过设置源节点的传输路径来转发报文，通过与SDN网络的结合与利用，平衡了集中优化与智能分布式，使得路径调整效率得到更好地提高。链路层网络技术是以FlexE技术为基础，对端到端组网、交叉组网、接口进行支持，能够提供低时延和网络分片应用技术，促进义务的捆绑和隔离，其是逻辑层主流技术中的新秀。物理层是以DWDM技术为基础和核心，且接入层的接口组网通常会运用25G和50G的网络，其能够更好地扩展带宽，实现反向复用，对于持续演进与大带宽组网的要求得以有效地支持。

结语

随着5G无线网络技术逐渐进入人们的日常生活，因其数据传输效率大幅度提升，提高了用户良好的体验感，为5G网络的发展提供了广阔的市场空间。本文对5G网络的内涵、架构主要内容以及对传输网的影响等进行了深入的分析和研究，在今后的5G网络规划中应该根据具体情况对传送网进行部署，在满足实际需求的基础上降低网络的建设成本。

参考文献

[1]刘德全,陈安华.4G和5G融合网络部署架构研究[J].电信工程技术与标准化,2018,31(05):88-92.

[2]崔晓亮.5G超密集组网网络架构及实现路径[J].数字通信世界,2017(10):127.