基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术

李祖强，唐 浬

（1.中国移动通信集团四川有限公司广安分公司，广安 638500：2.中通服咨询研究设计院有限公司，南京 210019）

我国的网络技术得到了迅速的发展，尤其是移动通信技术已经取得了前所未有的发展。从现阶段来看，我国的网络技术已经发生了翻天覆地的变化。相比于3G技术，4G移动通信已经能够基本上满足人们的上网速度需求，随着我国大数据时代的到来，网络数据的规模也逐渐增加，同时网络速度也受到一定影响和限制，现如今阶段，人们对于移动通信的需求也在不断增加，在此背景之下，5G技术逐渐走上历史的舞台。基于此，本文作者结合自身实践就5G移动通信的相关问题进行论述，其中的不足之处，希望同行多加指正。

1 5G相关内容简介

5GJ技术主要就物联网、实时连接、用户体验以及超高速通信、大规模人群的实用等方面得到重要应用。根据相关数据研究，要想实现5G 通信技术首先需要满足以下几点基本要求：首先是通信传输的速度要达到10GB/s，频谱效率必须要提高到10倍左右、能量效率也需要提高10倍、网络容量需要提高1000倍、延迟需要小于5毫秒。由此可见相对于4G移动通讯来说，5G并不是仅仅意味着上网速度的提升，同时还意味着更好的用户体验以及更多的网络应用。为了使得5G网络的资源与应用配置成本有效降低，同时使得其智能化的不断提高，目前研究人员已经明确了一些具体的走向。

根据相关资料我们不难看出可以发现5G网络在未来的发展趋势。主要包含以下几个方面的内容：第一，无线接入技术的不断发展，在5G网络当中有可能会采用非正交多址接入技术，这对资源利用效率的改善具有非常重要的意义。第二，蜂窝网的覆盖范围必将不断缩小，由于小蜂窝技术的不断前进，在未来的网络技术当中蜂窝网的覆盖范围缩小已经是大势所趋，尤其实在一些商业化程度相对较高的地区，小蜂窝网往往呈现出密集或者超密集分布的特点，因此5G移动通讯必然也会采取这样的模式。第三，为了提高资源的利用效率与用户对数据传输速度的要求，5G移动通信当中必然会混合使用蜂窝与不同技术特征的接入方式，即所谓的异构性。第四，智能化发展，5G通信网络为了保证异构网络当中的能源节约，同时保证用户体验，会将智能化引入到架构当中。

2 5G网络架构

目前国内外的学者对于5G网络架构具有一致的认识，即通过现有的RAT演进添加新的技术而得到的。虽然从世界范围内来看，关于5G的相关研究还处于起步阶段，但是已经取得了一定的成果，例如当前阶段的研究人员提出了一种新型异构的LTE-B网络架构。笔者在对现阶段关于5G的相关研究所得出的结论之上研究了5G网络的基本架构。笔者认为，在未来的5G网络当中会被分为三个不同的模块：网络部署场景、接入网以及核心网。

2.1 网络部署场景

在进行网络场景的部署过程当中，我们需要将室内场景与室外场景区分开来。在进行室内场景的部署过程当中，用户可以通过室外天线当中所安装的AP实现通信，通过这种方式就可以充分利用短距离通信的优势实现信息的高速传输。

2.2 接入网的设计

在进行接入网的设计过程当中需要注意以下几个特点：第一，多种接入技术的融合：主要包括2G、3G、4G以及wifi等多种接入方式，再接入的过程当中可以使用单一的无线控制器进行接入。第二，通过基站实现虚拟资源的分配：在部署集中式基站的基础之上，SDR会逐渐实现对基带的处理，并逐渐向实时云架构的虚拟化基站转变。第三，内容边缘缓存和投递，传统移动网络当中的内容存储与分发功能会被转移到接入网当中去，并根据用户的实际需求进行信息的推送，从而不断提高用户体验。

2.3 核心网的设计

在5G移动网络当中，核心网的变革主要是由NFV与SDN所驱动的，主要包含以下几个不同的特点：第二，控制与转发分离发展，SDN与传统的网络体系之间存在着较大的差异，在传统的网络体系当中控制与转发是一体的，但是在SDN当中，集中式网络控制器可以实现网络分离之后的数据流量的分配，从而实现各种不同的功能

3 网络前传技术的不同类型及关键技术

3.1 基于纯数字信号的CPRI协议的网络前传技术

基于纯数字信号的CPRI协议的网络前传技术又分析波分复用前传和时分复用前传技术。后者的核心是波分复用光源光网WDM，均是采用2.5和10G的CPRI连接，这种方案能够极大节约电能，提高安全性，因此适用于基站建设。波分复用无源光网WDM能够提供两条链路，将其利用与信息的传输和监控，同时利用反射半导体来实现。

时分复用前传技术是在无法顺利实现都信道WDM前提下研发的一种5G技术，这种技术受到传输时间和带宽的限制，目前，在使用的过程中需要解决数据传输的相关问题。目前可以利用TDMPON的广播特性将目前的数据传输至ONU，能够有效解决数据难以及时传输的问题，但是使用此方法的过程中也会对网络的运行速度产生影响，因此需要进一步进行改进。

3.2 基于纯模拟信号传输的前传IF0F技术

5G技术的最大优点是智能化，随着我国智能技术应用不断推广，进而出现了基于5G的信息传输技术。为了有效提高MIMO技术的配合度，WDM技术诞生了。将RRU划分为若干个扇区，每个扇区有N条天线。网络中就含有M*N个信息。

3.3 基于PHY功能重构的前传技术

基于PHY功能技术是上述3种技术中资金消耗最少的技术，也是目前5G技术发展的必然趋势。传输带宽小于10G，在传统的移动通信中，是通过压缩技术来减少带宽的，但事实上，并不是所有的数据都能够压缩，或者并不是所有的数据都能够通过压缩来实现。有些数据及时压缩难以满足移动通信需求。这种情况可以通过RRH或者BBU的功能分割点来实现，利用这一技术能够将基站分成无线信道编码和PHY结构，能够有效降低宽带，实现多点传输。移动前传网络的传输带宽主要取决于下行链路的传输带宽，能够有效联合信息传输功能，也是未来网络研究的主要方向。

4 结束语

综上所述，目前我国的5G网正处于研发之中，实现一些特定的性能较为困难，但是，目前在市场上通常使用CPRI作为前传技术，本文作者提到的其他两种技术还处于理论实践中，在实际应用中应用效率较低。且WDM-PON技术本身的运行成本较高，传输效率受到极大的影响。不难看出，5G网技术运行还存在一定的影响，但是从理论上讲，5G技术在速度和效率上还存在一定的先进性，能够有效满足通信技术发展的需要，能够给群众带来极大的方便。