关于5G网络与光纤传输网络的研究与探讨

常晋瑜

（中国联通兰州市分公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

随着我国移动通信技术发展的速度越来越快，5G作为下一代移动通信技术，可以以GB的速率运行，可以处理千兆级的上网速率，相比4G技术快了10倍以上，5G的应用场景相对更加广泛，比如：VR、自动驾驶技术、智能家居、云服务等。5G即第五代移动通信技术，根据国际电信联盟IMT2020愿景，5G包含增强型移动带宽，大规模机械类物联网，超高可靠和低时延等三个通信用例。5G可以达到每秒千兆级别的速率，3D视频、超高清电影、虚拟现实、工业互联网、自动化无人驾驶以及我们的智能家居、智慧城市都需要5G场景的一个应用。同时，5G在峰值速率、用户体验速率、时延、移动性、用户连接密度、频谱效率和区域流量容量等都有很大的提升。

1 5G基站传输承载接入网的建设思路

1.1 光纤网络结构

光纤连接入网顾名思义以光纤为传输媒介，将入网信息传送至用户。一般情况下，光网络单元ONU设备直接与用户进行连接，而光线路终端OLT设备与业务节点相连。光纤入网的条件包括：光线路终端、光网络单元和汇接局端设备、远端设备，三者之间通过光纤或者是光传输设备实现路由通信。而主要的传输设备还是以OLT、PTN和ONU设备为主，可以组成不同形式的网络结构，可实现通过透明光传输而形成的易于维护及管理的网络架构，并纳入网管中心进行网络各层级的监控，统一管理。

1.2 接入光缆网

5G建设的基础理念即增加用户体验速率、基站密度、频谱效率及区域流程容量等。接入层首先考虑4G基站与5G基站的整理接入如何实现，以及实现的重点是什么。重点主要放在基站传输的安全性，5G基站A设备接入后必须成环路。5G承载网接入层原则上是哪个是采用新型A设备组建接入到环路中，等到新型A设备数据完成，具备入网传输条件的时候，即会停止使用原A设备，同时对应板卡的接入也就不再提供入网传输。接入光纤传输网络则必须满足整体业务链路的光纤接入需求，首先要以业务汇接站点为核心，组成多个传输站点均可实现独立的接入光网络。在整体的网络架构中，既能够适应运营商部分集客、政企及无线业务路由保护的需求，同时，也能够保证家庭宽带用户星树形组网的低成本组网的需求。接入到光缆网络在纤芯配置和节点配置上，可将网络分为主干层、配线层及引入层的三层架构，同时，也可以将网络分为主干层和配线层两层架构，既能够保持整体网络结构的长期稳定，又能够满足业务需求的多样性及不确定性。主干光缆结构主要以环形为主，下联各个子网链路，配线层和引入层光缆结构则是以链型和树型结构为主。

1.3 5G基站引入光缆

4G升级至5G基站引入光缆首先考虑最大限度的利用现有的4G基站光缆资源，同样是基站引入光缆，但可考虑就近接入配线光交设备，实现与政企专线、集团客户和光纤入户光网共用配线光缆资源，尽可能最大限度不变更主干光缆资源及分支路由，更大限度的实现共享的技术；各运营商自建重点基站点、汇接站点可直接接入主干光交。

5G采用C-RAN模式组网的时候，距离相对较远的基站之间更适合占用主干理由的独占纤芯至城域网核心局站点的分布单元，或者是集中单元设备。而多个相邻距离较远的站点接入到同一个主干光纤节点时，临近的基站应当选择使用多路径不同地点的纤芯。而5G采用D-RAN模式组网时，基站更适合占用主干光缆的公共纤芯，与其他基站共享主干纤芯成环即可实现。

2 5G传输组网技术研究

2.1 光纤简易组网方案

光纤最简单的组网方式就是光纤直驱，主要采用的光纤直连的连接形式，在没有传输设备的情况下，可在两个物理光交之间或者基站之间以光纤串联的形式进行基础组网。光纤直连组网的优势在于组网逻辑最简单，时延低、成本低，并且能够完成对网络的快速部署，有一定的时效性，但也因此产生弊端，光纤资源过度浪费不可避免，尤其是出现5G基站建设过度密集时，很可能造成光纤不足影响组网建设的工期。

2.2 无源光传输方案

无源光传输通过无缘波分复用，英文简称WDM，即是无源合分波器的有效应用，可以理解为使多路波长复用到一根光纤进行传输，或者是一对光纤实现光传输。无源光传输方案的优势：时延较低、成本低。与光纤直驱相比，无源光传输能够更好的避免光纤资源的浪费，大大的节约了成本，而以融合超宽带为基础的单纤双向方案对资源的节约起到很好的效果，同时，无源光传输设备对电的依赖性也很小，降低了后期项目交付后维护的难度，最大限度降低了5G组网投资成本。

2.3 OTN组网方案

通过光链路传送的网络统称为光传送网络，OTN是以波分复用为基础、在光纤层组织网络的传送网技术，5G传输汇聚层采用T级别波分组网，接入层采用100G波分组网方式。前传：首先基站是通过一根裸光纤实现与分布单元的物理连接，如此就能够用户大宽带、安全可靠的传输需求，同时保证传输的低时延标准。中传：基站点作为各分布单元的汇聚点，接入物理网光交配线传输柜；物理网光交汇聚分布单元上联光缆，分布单元通过物理网光交对接，从而形成环形网络链路，其次，形成环路后再通过主干路由或者波分设备光传输到局端的集中单元。回传：集中单元通过100G～T级别的波分设备，或者是中继光缆回传到运营商5G核心机房城域网。

OTN组网方案的优势是节省光纤等耗材的使用，支持超高带宽和超长距离的通信传输，能够更有效支撑5G网络千倍接入速率，组网建设较为灵活，能够更好的应对5G端到端超低时延的挑战，加强了信号的接收。缺点则是网络结构比较复杂、MS-OTN设备连接数量复杂，成本相对较高。

2.4 固移融合5G承载方案

固移融合5G承载方案。前传：基站通过光纤传输与各个分布单元通过物理的方式进行连接，目的即是为了满足用户需要的大带宽，保证信息低时延传送；小范围的小基站信号的覆盖，首先通过有线传输连接RRU后通过无线覆盖将信号覆盖该区域，小基站与ONU设备连接后做信号集成线路，如此更加便于后续信号传输等安装部署。中传：分布单元首先汇聚到基站光传输网络柜中，之后接入到光线路设备，也就是计入到终端设备OLT的PON口，待OLT下连到小型区域基站内，有线接入PON口业务，最终实现5G基站的信号传输；物理网络链路通过光纤交换机汇聚OLT上联光路由之后，经过主干路由上联传送到局端集中单元。回传：集中单元则通过中继光缆传送至运营商5G城域网网络核心机房中。

固移融合5G承载方案的优势：大带宽传输，全程通过光链路；固移融合，顾名思义即有线网络与无线网络传输相互结合，如此能够更好的将有线网络的优势与无线网络的优势展现到最佳，同时也能够更好的提高设备的利用率，节省原运营商基站的空间和能耗，成本得到有效的降低；组网操作简单，在现有的网络基础上增加物理网络光交数量，升级OLT设备即可，大大提升了物理链路的安全性。

3 结束语

结合上述内容可以看出5G网络的实现主要是通过光纤连接传输设备以有线及无线两种方式实现射频拉远模块RRU及基带处理单元BBU的信号覆盖，应用场景涵盖了无人驾驶技术、智慧城市等多个领域。与传统移动通信相比，5G时代无论是在规模上还是技术使用、还是网络数据参数量各方面都有了创新与战略性突破，若要将5G技术的优势发挥至极致，还需要在5G移动通信系统中进行传输网络和组网结构的完整建设，做好各阶段的准备工作，才能更好地推动大数据、云计算产业加速发展，更好打造新的经济增长点，培育发展新动能。真正实现5G在峰值速率，提升用户体验速率、时延、移动性、用户连接密度、频谱效率和区域流量容量等。当前，我国正处于5G网络基础建设的政治关键时期，虽然我国5G组网建设在全球占据竞争优势，但同时也承受着巨大的压力和挑战。