浅谈5G网络多种传输方案的应用
王亮
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王亮,. 浅谈5G网络多种传输方案的应用[J]. 无线电研究,20211. DOI:10.12721/ccn.2021.157002.
摘要: 在探究怎样使5G网络高效承载的发挥时,首先就是对5G网络在具有代表性的应用场景下对业务高效承载提出了新的挑战和要求。其次,要针对5G的应用场景进行多种承载传输方案的设计。
关键词: 5G传输方案设计;网络架构;固移融合
DOI:10.12721/ccn.2021.157002
基金资助:

引言:

目前5G技术已经大量开始商用,三大运营商在大城市对5G设备安装已经普及并商用化,而小城市也慢慢覆盖普及,由此而来5G的许多瓶颈都已经突破。但5G网络部署之前,面对5G网络高标准的承载需求,且在现有网络架构下如何有效结合,达到尽可能的节省投资成本建设,接下来将是我们对整个5G关注的重心和研究热点。

正文:

1、5G对承载网络的需求及挑战

从最早的1G-2G-3G-4G,到目前最终的“5G”,看起来都是在前者上的升级,但实际上工作原理是截然不同的,4G还是以往的基站与基站之间交互,5G不仅在此技术基础上的进行加强,而且还拓展出本身自有的全新技能,从而造就出多功能、高速度、强智能、大融合的通信网络体系,体现出来真正意义上的无线接入技术的推进与改变。

5G的商用化逐渐让万物互联了起来,万物之间可以安全高效的自由连接,从而创造出更多新兴业务,其代表性的业务场景:高接入密度,高接入速率,低时延等,有效满足人工智能的需求,要求随即而来。

(1)不间断,广覆盖:现今人们生活节奏加快,交通功能也高速起来,就需要连续性和高移动性,如无人驾驶;

(2)高热点,大容量:在城市局部集中区域内,有时往往平均为用户提供1G以上的速率,10G以上的峰值体验,满足极高流量需求,如虚拟办公;

(3)大连接低功耗:在保证终端超低功耗和超低成本前提下,以满足传感和数据采集目标,如物联网;

(4)高可靠低时延:鉴于当前对时延和高度可靠提出极大要求,5G网络就要为使用者提供近乎百分百业务可靠,及毫秒级端到端时延保证,比如车联网。

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表1  5G主要业务场景以及关键性能要求

在目前大容量,高覆盖的需求下,5G的基站将会更新的小型化基站,以便于在各种场景下进行安装,另外拥有更为强大的功能体验;在节能减排的大环境下,5G的低能耗则要求更加严格;而高可靠,低时延,高带宽等基本网络需求,则又要求5G网络需要呈现出一个扁平化的架构的集群。

2、5G传输研究

关于传输路线主要在建设组网方式和传输技术选择。

2.1  方案一:OTN组网方式如何来满足用户端与用户端需求

图1展示:传输汇聚层采用T级别波分组网,接入层采用100 G波分组网。

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图1    波分组网5G承载方案

(1)组网方式

1)上部传输方式:在5G基站中,连接光纤与分布单元(Distribute Unit简称DU),能起到用户信息传输速率高,可靠性高、延时低、带宽高需求。

每个基站中的流量进行测算:带宽平均超1 G,峰值甚至超过10 G。

2)中部传输方式:在汇聚的上行光缆后,分布单元在物理网成环,再通过主干上传至集中单元(Centralized Unit,简称CU)。

3)回传方式:集中单元通过中继光缆上传5G核心网。

汇聚层流量预测:在多个接入环下的汇聚层波分环,级别能达到数T的级别组网。

(2)采用第一种组网方式优点

1)大带宽:光传送在分组的情况下,对其进行系统上结合,对5G数千倍速率能有效接入;

2)延时低:在分组下进行光传松结合,把业务组直接到光层节点,那么用户端到用户端的传送时延将起到不可估量的提升;

3)连接链路安全性高:DU到光纤光交再到OTN,均可采用上行方式,安全得到极大保障;

线路带宽易升级:MS-OTN设备能在插卡情况下,带宽的速率能从一百上升到四百G,现有环境设备都不变、稳定提升,从而完成了超一百G的平滑提升。

(3)采用第一种组网方式缺点

1)设备费用高:在此方案基础上要新建一路OTN设备,而且也是要高效率的环网,即便是利旧,仍然要增加许多节点;

2)网络环境繁杂:在新投资的OTN设备基础上最终还是用到5G站的信息传输,环境过于复杂。

2.2  方案二:采用固件移动结合方式

图2:所示固件移动结合方式:

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图2 固移融合5G承载方案

(1)组网方案

1)上部传输方式:在现有的5G站点,可以用光纤与DU连接,以满足用户的低延时,高带宽需求;而在一些室分站点,就可以集成化方式安装,简单方便。

2)中部传输方式:

现场众多5G站点通过集成单元统一光纤接入到OLT设备上,再接入PON口;

OLT设备下部连接各个小区站点后,把有线和无线进行融合。

3)回传方式:核心网设备可以通过集中单元来回程。

(2)采用方案二上体现的优点

1)网络结合方便易操作:直接现场利旧,物理上可以增加光交设备,对OLT设备升级,即可完成网络对接;

2)固件移动设备无缝结合:有线和无线均可使用,设备利用率增加,机房占用率降低,满足现有国家大环境政策下的节能减排,现场设备也得到有效升级;

3)物理上链路安全性较高:OLT的物理光交可以和5G站点采用双上行接入,让光交成环,形成一个环路,安全性有效得到提高;

4)线路带宽易升级:现有机房不需要改动,OLT设备可以通过扩容升级操作,就能达到超百G带宽;

(3)采用方案二上体现的缺点

1)需克服OLT时延较大问题:OLT设备目前无法满足目前5G带宽及延迟的要求,在OLT设备承载无线和有线业务时,就要对OLT的带宽和延迟进行系统上优化,从而保证5G基站业务带宽性能要求提升;

2)CU覆盖能力有限:分布单元到集中单元后,光纤环上只能带6个光交,覆盖四周一公里区域,这也代表着集中单元能接入的基站数有限,无法发挥最大潜能。

结束语:

5G已经成熟应用,对高流量,高可靠性和灵活性都是对现网的考验,因此多元化的传输方案也是考虑要素。另外,5G规范已经明确,我认为重点在关注集中单元上,种种优化后,将为迎接5G的部署做好充分的准备工作。

参考文献:

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