浅谈5G网络的传输支撑

【摘 要】本文首先介绍5G网络的大数据传输需求，传统的传输组网模式模式显然无法满足5G网络的需求。然后就传输网络结构调整、带宽设计、传输模式发起探讨。最后提出网络设备下沉、就近传送等大规模数据传送的应对思路。

【关键词】5G;传输;PTN

1、引言

在4G大规模组网之际，行业已经加大马力，开始向下一代的5G移动通信标准前进。在移动世界大会上，许多公司宣布了自家的5G发展战略。5G网络的网速，将高达10Gbps，也就是千兆光纤宽带的十倍，5G将比目前的4G提速一百倍。5G网络将进一步减少通信延迟，同时加大数据的处理规模。同时5G将是一个真正意义上的融合网络，以融合和统一的标准，提供人与人、人与物以及物与物之间高速、安全和自由的物联网络。据业界推测5G技术成熟后，物与物之间的连接频率将是现有通信设备连接频率的30倍以上。面对如此庞大的数据传输需求，5G网络传输该如何支撑呢？

2、各运营商现状

目前各运营商的在建传输设备大多为OTN与PTN，其中存量设备大多为SDH与DWDM。这当中LTE业务主要是基于OTN与PTN所共同承载，CMNET和IP承载网络数据等相关信息通常是经由OTN所承载。在全国范围内的一干、省内的二干以及本地网的传输设备中都广泛的分布着网络的架构，其中在本地网络传输设备之中主要包括了城域核心层、骨干层、接入层，以及地域骨干层。通信的访问全部经过小环大环，经市级，上到省级核心设备，然后转发。

3、5G网络对传输的需求

3.1 超高带宽需求

带宽是5G网络最重要的需求，按照相关组织的标准定义，6 GHz以下的频谱将会有500 MHz带宽（不同区域可用范围有所区别，可以保证所有区域有200 MHz带宽可用，即3400 MHz—3600 MHz）。6 GHz以上，则频谱资源更丰富，可获得的频谱资源将高达45 GHz。目前实验室测试高频基站吞吐量达到115 Gbps。因此，对传输网来说，对更大带宽的支持显得较为迫切。当然，在2018年前，可获得的频谱在6 GHz以下频段。据此推算，100 MHz频谱、64T64R、三小区S1接口上行带宽预估为平均值3 Gbps，峰值10 Gbps;X2/eX2接口带宽预估为600 Mbps。

3.2 低时延需求

5G典型应用场景中有一类为高可靠低时延通信（uRLLC）应用场景，部分应用对低时延的要求越来越高。对于S1接口单向时延大约10 ms，分解到传输网的时延不超过2 ms，X2/ex2接口单向时延大约为20 ms，分解到传输网的时延不超过4 ms。

3.3 网络切片的需求

与新切片网络架构的介绍类似，网络切片其实是基于5G网络应用商业模式而导出的一个需求，不同的商业应用因为使用了不同的网络节点和资源，可能会在不同的商业机构进行维护和使用，而这些都基于同一个物理网络，因此需要运营商的基础网络具有网络切片的能力。

3.4 基站间大流量传输需求

由于在5G阶段将采用超密集组网，5G的站间协同比4G更为密切，站间流量不能再如同4G X2流量一样被忽略，而是与S1流量具有可比性。无论是基于站间流量的传输时延考虑，还是基于站间流量的带宽考虑，都需要承载网将站间的流量就近转发，这对于三层网络的下移提出了一定的需求。

4、5G网络传输支撑方案探讨

4.1 大量使用数字微波

5G的六大关键技术：高频段传输、新型多天线传输、同时同频全双工、D2D、密集网络、新型网络架构。这些关键技术决定着5G基站分布更密，网络规模更庞大。传输连接类型由环型与星型相结合。由于线缆布放成本过高和物业协调困难，约束了光缆的建设，数字微波将得到大规模的使用。微波使用的环保审批，微波的稳定性，以及微波传输的安全性开始成为5G建设研究课题。

4.2 核心设备下沉

尽管云计算搜索、存储和转发已经相当高效，然而面对5G超大数据量的传送，省级的核心网数据处理依然相当吃力。为减少核心网的负荷，和传输带宽的负载。5G时代，部分核心网设备必定下沉，由省级下挂到市级甚至县级。下沉到市县级的设备主要有SGSN、GGSN等，而三层网络可下沉到核心节点的骨干汇聚甚至普通汇聚设备。技术革新，骨干采用MPLS，本地网设备支持三层动态寻址功能。

4.3就近传送

成万上亿的物联承载，过远的传送将严重影响时延，同时也给核心网络带来沉重的负担。就近传送减少远程输送是5G时代急迫解决的问题。所谓就近传送就是5G基站可以像日常使用的wifi路由器一样，即使不上外网，没有WAN网络，也能通过LAN网络进行传送。基站内设备互通，或基站間设备互通，将直接由基站分析和传送，不再经过核心网络。就近传送也需要运营成本输出，运营商提供的服务将通过带宽限制和服务时长进行计算。用户数据不再经过核心网络，经过核心网络的仅仅是用户连接的信令，即用户鉴权信息、带宽需求、连接开始时间和结束时间，核心网将根据用户信息安排最短路由和适量的网络带宽提供给用户进行数据互传。5G实现了全面IP化，因为就近传送所以5G时代站间流量所占比例会越来越高，可能达到20%～30%，除基带负荷外，站间X2负荷成为网络优化新课题。

4.4 网络超大传输带宽

每基站上行平均带宽按3G考虑（100 MHz，64T64R），每接入环6个节点，接入环带宽不收敛，每节点带基站数目2个，则接入环带宽约为30～40G，接入层设备需考虑10G叠加组网或组40GE的环。

5、结束语

5G网络是大数据高传输的网络，网络数据量爆炸式发展，传统的通信传输模式已无法满足新时期通信网络的需求。通信网络传输支撑需要改革，大量使用数字微波、核心设备下沉、就近传送、超大带宽传输等是5G网络传输改革的需求。5G网络IP化，属于超大带宽的无线宽带，比有线宽带布网要复杂的多，而且影响5G技术发展的因素还有很多很多，本文的传输支撑探讨，希望能促进相关技术的发展。

参考文献：

[1] 张成良，荆瑞泉.PTN技术发展趋势和组网应用[J].邮电设计技术，2010（3）：1-4.

[2]丁涛.5G时代传输网络建设策略探讨[J].移动通信，2016，40（15）：77-80.

作者简介：

邹洁（1983年11月），男，汉，籍贯广西，学士，中国联合网络通信有限公司玉林市分公司，通信中级工程师，副经理，主要研究无线网络优化;

（作者单位：中国联合网络通信有限公司玉林市分公司）