5G回传网络技术探讨

耿亮 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

张德朝 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

王世光 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

王磊 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组技术经理

5G回传网络技术探讨

耿亮 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

张德朝 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

王世光 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组项目经理

王磊 中国移动通信有限公司研究院网络技术研究所传送与接入组技术经理

结合5G具体的应用场景和标准化进展，分析了目前5G关键技术指标及其对传输的要求，并对5G、特别是5G小基站的回传技术和组网方案进行了探讨。

5G 回传 PON

1 引言

随着4GLTE技术在全球的成熟推广与部署，面向2020年的第五代移动通信技术（5G）已经逐渐成为学术界与产业界的热门研究方向。国际组织对5G的研究最早由ITU-R发起，于2012年成立了IMT-2020项目，从此将5G技术在产业界标准化的工作推上了历史舞台。我国主导的IMT-2020（5G）推进组作为中国5G技术研究和开展国际交流合作的主要平台成立于2013年2月，并于2014年5月和2015年5月分别发布了《5G愿景与需求白皮书》和《5G网络技术架构白皮书》，从5G的应用场景、技术指标需求、网络架构和功能特性等方面全面分析了未来5G网络的发展趋势和面临的挑战。NGMN也于2015年3月发布了5G网络白皮书。目前，各国5G相关技术的研究组织已经逐渐完成场景和需求的分析，并逐步开始推进具体技术实现标准化的初期工作。

2 5G传输技术指标需求

表1给出了《5G愿景与需求白皮书》和《NGMN白皮书》发布的与传输相关的几点关键指标需求。

相比4G移动通信系统，5G的单基站带宽提升了数十倍，部分业务时延要求缩小为1/5，连接密度增大了1000倍（4GLTE一般为2000/km2）。为了满足这些需求，5G网络需要提供从接入终端到业务平台端到端的网络能力，涉及到传送网、IP承载网、核心网等多个网络层面的协作。而作为基础网络，回传网络无疑在端到端的网络性能保障中扮演着极重要的角色。

表1 5G网络性能技术指标需求

3 5G典型应用场景

与以往的移动网络革新不同，5G不再是单纯的空口调制及多址技术的进步，其革新体现在网络端到端的整体变革。这些变革归根结底是由新业务场景驱动的。5G典型的应用场景包括高接入速率、高接入密度、突发流量和低时延等几个特征。

●高接入速率

高接入速率的应用场景包括高清视频（8K）、虚拟现实、增强现实等单用户接入带宽要求极高的典型业务。如8K高清视频的接入带宽可达1Gbit/s以上，而未来引入3D图像处理技术的视频业务（如虚拟现实），带宽需求将会超过1Gbit/s。需要指出的是，与目前以下行流量为主的点播类视频业务不同，虚拟现实和增强现实类业务将会产生大量由终端用户发起的上行流量，这意味着以下行流量为绝对主导的模型可能发生改变。

针对涵盖高接入速率的新业务场景，包括IMT-2020（5G）推进组和NGMN在内的5G研究组织均将峰值带宽的需求定在了数十Gbit/s，这就要求5G回传网络具备超大带宽的接入能力。

●高接入密度

支持大量物联网业务是5G网络的重要特征之一，将引入大量传感器、可穿戴设备等新型接入终端，接入终端的种类丰富，数量庞大，使得单位面积接入设备的数量成千倍地增长，构成高密度接入网络。5G的应用场景还包括在办公场所、商场等人员密集的场所提供Gbit/s级别的接入体验。典型的应用如虚拟办公，视频信息广播等。这些应用不但接入密度大，而且单用户带宽高，直接导致该区域的流量密度可能达到数十Tbit/s/km2。

随着基站部署密度的增加，回传网络将面临传输资源不足、组网架构等多方面的问题。超高密度组网带来的一大难题是选址的范围进一步缩小，并引发部署条件进一步苛刻，因此单一的回传技术很难满足多样的接入场景，未来的回传网络将面临多种传输媒介共存的融合组网架构。

●灵活调度突发流量

能够灵活调配网络资源应对突发流量也是5G网络的一大特征，如体育赛事场馆、音乐盛会或节日庆典等仅在特定区域和特定时间内产生密集流量的场景。在这样的突发场景中，按峰值带宽部署和分配网络和带宽资源将造成较低的资源使用效率和较高的部署成本。为解决这一难题，5G要求网络具备较强的可扩展性。

对回传网而言，这个问题需要从网络部署和资源动态分配两个方面考虑：一是网络应支持新设备在特定区域快捷的部署或带宽的灵活扩展；二是网络应具备端到端灵活调度带宽资源的能力，即在产生突发流量时，可以将网络的带宽资源定向分配。这样就可以在较短时间内实现突发流量区域接入能力的提升和调整。

4 小基站回传技术研究

LTE小基站目前已开始规模商用，5G时代高速率、高密度等需求将使基站部署密度增大，单基站的覆盖范围更小，小基站部署的占比将明显提升，利用小基站高速接入小范围内流量的场景将更为重要。本章重点阐述一体化皮站（覆盖半径10～20m，发送功率＜100mW）和飞站（覆盖半径20～50m，发送功率10～500mW）两种主要的小基站的回传网络技术选择和组网方案。

宏基站由于其分布相对稀疏且通常需要考虑高可靠性，主要采用PTN技术接入。小基站目前的主要回传技术在接入网层面可选择的技术有PTN和PON技术，城域网层面可经过CMNet或PTN网络。

一体化皮站和飞站回传组网方案主要有3种，如图1所示。方案1采用PON技术接入，经过BRAS上联至CMNET；方案2采用PTN技术接入，城域汇聚层组网方式与方案1相同；方案3采用PON或PTN技术，但经过汇聚层PTN、核心层PTN设备直接上联至小基站核心网。由于一体化皮站/飞站分布相对集中、数量大、密度高且覆盖范围小，保护的重要性相对较低，故方案1是较理想的回传技术方案。

图1 小基站回传组网方案

在小基站的部署环境中，GPS安装和信号获取难度较大，空口同步是解决小基站同步的一种可选方案，但由于空口同步存在多级级联误差累积以及网络考虑同步的规划复杂度高等问题，采用1588v2地面传输是一种必要的同步解决方案，这就要求PON设备支持1588v2时间同步。目前，PON均已具备支持1588v2技术的能力，考虑到未来小基站回传将成为PON技术面临的主要接入对象之一，因此建议近期应用的OLT设备直接具备同步功能，后续不需要再进行硬件替换或软件升级。

端到端QoS是采用PON和CMNet进行小基站回传的有力保障。保障端到端QoS可实现小基站低时延、高可靠传输，小基站、ONU、OLT、CMNet和小基站核心网设备需要协同QoS机制。小基站和EPC核心网设备需要支持QCI与VLAN、DSCP之间的映射，中间网络根据此二层或三层标识进行同等优先级处理。PON设备上行根据VLAN实现业务QoS。CMNet设备向上根据PON设备VLAN标识、向下根据小基站核心网设备的DSCP标识进行优先级规划，避免CMNet拥塞而造成时延过大的问题。

5 结束语

未来5G对回传网络提出了巨大的挑战。在高接入速率、高接入密度和灵活配置的要求下，本文分析了5G对回传网络的需求，并探讨了一体化皮站/飞站为主的小基站回传技术选择和组网方案。

1 IMT2020(5G)推进组.5G愿景与需求白皮书.2014,5

2 IMT2020(5G)推进组.5G网络技术架构白皮书.2015,5

3 NGMN.NGMN 5G白皮书.2015,3

爱立信“6扇区”创新解决方案增强TD-LTE网络覆盖

日前，爱立信率先提出业界领先的“6扇区+高增益天线”创新解决方案，用于增强TD-LTE网络覆盖，并携手中国移动多个省公司成功进行了现网试点。试点结果显示，该创新解决方案可在不增加站址的情况下帮助运营商明显提高TDLTE网络覆盖。

在与中国移动多个省份合作进行的现网试点项目中，该创新解决方案，可增加覆盖面积超过50%，弱覆盖样点比例降低31%，区域内数据业务量提高了11%，并且6扇区可以让频谱效率得到大幅提升，效率提升50%以上。从试点结果可以看出，相比传统的解决方案，爱立信“6扇区+高增益天线”创新解决方案在增强TD-LTE网络覆盖问题上体现出明显的技术领先优势。

爱立信助力巴蒂电信扩容印度的3G网络

近日，印度领先的电信服务提供商巴蒂电信与爱立信进一步加强合作关系，签署了一份为期4年的协议，爱立信将帮助巴蒂电信扩容印度8个本地网的3GWCDMA网络。该协议包括在其中3个本地网上的UMTS 2100MHz和UMTS 900MHz频段部署3G服务，与此同时，爱立信将为WCDMA无线接入网提供安装和性能管理服务。

爱立信印度公司总裁PaoloColella表示：“印度消费者正在迅速接纳智能手机和移动互联网并将其作为信息和娱乐的来源。我们帮助巴蒂电信扩容其3G WCDMA网络，从而，使他们可以满足印度用户对卓越的数据服务日益增长的需求。”

Discussions on Mobile Backhaul for 5G Network

The key technical features and the requirements on transport of 5G network are investigated according to development of standards and the specific use cases.The decision of technologies and network planning strategies for the backhaul of 5G,especially the small cells,are discussed.

5G,backhaul,PON

2015-08-20）