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        5G 時(shí)代傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略探討

        2019-12-25 01:49:04
        通信電源技術(shù) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:橋接扁平化頻段

        楊 瑩

        (中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司湖南分公司,湖南 長沙 410000)

        0 引 言

        隨著我國信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,人們對于通信技術(shù)的需要也不斷提升。目前,4G 網(wǎng)絡(luò)的普及給人們的生活帶來了許多便利。因此,在移動通信傳輸行業(yè)的不斷發(fā)展中,人們對于網(wǎng)絡(luò)速度的要求和網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和安全性的要求也在不斷提高。

        1 5G 通信傳輸?shù)母拍?/h2>

        目前,5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)正在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行研究,我國已經(jīng)開始了5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)工作,預(yù)計(jì)在2020 年,我國5G 通信傳輸技術(shù)將要面向市場全面普及。5G 通信傳輸技術(shù)提高了信息傳輸?shù)男剩?jié)約了通信時(shí)間,降低了通信成本,消費(fèi)者的通信體驗(yàn)也會隨著5G 通信傳輸技術(shù)的發(fā)展得到很大的拓展,消息傳輸能力的提升會推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速推進(jìn)[1]。

        2 5G 通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展

        5G 通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展主要有新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋、D2D 技術(shù)、同時(shí)同頻全雙工技術(shù)、新型多天線傳輸技術(shù)及高頻段傳輸技術(shù)等方面,相關(guān)技術(shù)介紹如圖1 所示。

        2.1 高頻段傳輸

        傳統(tǒng)移動通信的工作頻段主要在3 GHz 以下,造成了頻譜資源使用比較緊張。在高頻段(厘米頻段、毫米頻段)的使用下,頻譜資源可以實(shí)現(xiàn)較大程度的增長和豐富,能夠幫助頻譜資源得到有效的緩解,能夠?qū)崿F(xiàn)短距通信速度的提升,滿足5G 容量傳輸?shù)南嚓P(guān)性能[2]。

        圖1 5G 通信關(guān)鍵技術(shù)

        2.2 新型多天線傳輸

        多天線傳輸即能夠?qū)崿F(xiàn)使用大量天線對相對少量的用戶提供同傳服務(wù)。這能夠有效提高天線的高頻譜效率,大規(guī)模天線也被公認(rèn)為5G 發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。大規(guī)模天線主要應(yīng)用在中心式天線系統(tǒng)領(lǐng)域,中心式天線系統(tǒng)適用在宏蜂窩小區(qū)場景中。該系統(tǒng)的工作原理是:利用中心基站,使用大規(guī)模的天線為小區(qū)相對少的用戶提供服務(wù),對小區(qū)進(jìn)行控制和調(diào)度。

        2.3 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

        該技術(shù)是指將設(shè)備的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)在相同頻率資源下實(shí)現(xiàn)同時(shí)工作。這能夠讓通信的發(fā)送方和接收方獲得相同的使用頻率,突破了目前使用的頻分時(shí)分的工作模式。該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

        2.4 D2D 技術(shù)

        D2D 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)脫離基站的通信端之間的直接通信,拓展了網(wǎng)絡(luò)的連接方式和接入方式。由于直接通信能夠極大縮短通信的距離,所以能夠保證通信質(zhì)量的提高。D2D 能夠?qū)崿F(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)較低的時(shí)間延遲,幫助設(shè)備降低使用功耗。

        目前的D2D 采用廣播、組播及單播的技術(shù)方案,在未來的發(fā)展中,更多的技術(shù)還將繼續(xù)研發(fā),如D2D的中繼技術(shù)、聯(lián)合編碼技術(shù)及多天線技術(shù)等。該技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

        圖2 D2D 技術(shù)結(jié)構(gòu)圖示

        2.5 密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)

        在未來的5G 網(wǎng)絡(luò)通信中,無限通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有多元化、寬帶化、綜合化及智能化等特點(diǎn),各種智能終端的研發(fā)和普及,數(shù)據(jù)流量將會實(shí)現(xiàn)十分迅速的增長。未來,面向大寬帶、高頻段的網(wǎng)絡(luò)方案將采用更為密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)。

        2.6 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

        目前采用的網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu),幫助系統(tǒng)縮短了時(shí)間延遲,降低了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。未來的5G 通信技術(shù)將會采用C-RAN 接入網(wǎng)架結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的集中化處理、實(shí)時(shí)云計(jì)算。

        3 關(guān)于5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議

        3.1 PTN 技術(shù)在5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的發(fā)展

        低延時(shí)是5G 網(wǎng)絡(luò)中區(qū)別于4G 的最典型的特點(diǎn),站間的流量在5G 網(wǎng)絡(luò)所需要總流量中占據(jù)了最主要的比例。關(guān)于PTN 技術(shù)的發(fā)展,需要進(jìn)行深入研究,三層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)需要繼續(xù)向前邁進(jìn),進(jìn)入大三層網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。目前的4G 網(wǎng)絡(luò)中,PTN 還處于小三層的階段,在域網(wǎng)走勢的中心部位,其中的兩個(gè)間,是完成橋接的兩個(gè)部分,站間的流量處理,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入后,流程開始集中,集中的流程進(jìn)行橋接,橋接后繼續(xù)進(jìn)行集中,然后再次進(jìn)行接入,這個(gè)集中與接入的過程需要牽扯到的問題比較復(fù)雜,整個(gè)過程消耗的時(shí)間比較多,這就是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生延時(shí)的最主要原因。在4G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,這種PTN 網(wǎng)絡(luò)模式,在小三層階段中,是比較合適的,因?yàn)檎鹃g流量占整個(gè)4G 網(wǎng)絡(luò)流量的比例不算很高。同時(shí),4G 網(wǎng)絡(luò)下,這種PIN 網(wǎng)絡(luò)模式在配置時(shí)是靜態(tài)配置狀態(tài),對平時(shí)維護(hù)的要求也不是特別高。

        當(dāng)5G 網(wǎng)絡(luò)開始運(yùn)用后,PTN 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)就會向著大三層開始邁進(jìn),所以對于三層網(wǎng)絡(luò)的移動演變就需要引起足夠的重視和考慮。在初始時(shí)期,移到核心部的是三層網(wǎng)絡(luò),三層網(wǎng)絡(luò)下移集中的位置是核心部位的中心地點(diǎn)。這個(gè)位置作為橋接的位置,就可以幫助小三層PTN 模式節(jié)省為橋接地點(diǎn)特意設(shè)立所耗費(fèi)的時(shí)間。這時(shí),從三層網(wǎng)絡(luò)所在的位置到下個(gè)橋接地點(diǎn)同樣會產(chǎn)生比較大的損耗。在發(fā)展時(shí)期,將聚集地點(diǎn)作為橋接地點(diǎn),流程在接入后,集中在這個(gè)地點(diǎn)后,再次進(jìn)行接入。這個(gè)過程就會將小三層接入模式的復(fù)雜性大大降低,減少了橋接和接入過程中的網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗,互聯(lián)網(wǎng)的傳輸過程就會變得更為方便。

        3.2 PTN 在5G 網(wǎng)絡(luò)下的技術(shù)革新

        互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是通過扁平化的發(fā)展方向進(jìn)行推進(jìn)。這就要求互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要對早期的發(fā)展方式進(jìn)行變革,目前使用的LTE 也是在互聯(lián)網(wǎng)扁平化發(fā)展過程中的一個(gè)應(yīng)用。PTN 網(wǎng)絡(luò)模式的發(fā)展同樣也需要扁平化,因?yàn)楸馄交l(fā)展可以讓通信運(yùn)營企業(yè)獲得更大的發(fā)展自由度,降低對設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的依賴,以降低相關(guān)的運(yùn)行投資成本。進(jìn)行扁平化發(fā)展的關(guān)鍵是對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。這種扁平化的發(fā)展模式,可以對傳統(tǒng)的基站位置進(jìn)行替代,直接實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的降低,對機(jī)房的投資和使用消耗也可以大幅節(jié)省。此外,PTN 的扁平化發(fā)展也對目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的形式進(jìn)行了相應(yīng)變化,使得目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次變的更為簡便,拓展了PTN 傳輸通道,實(shí) 現(xiàn)了增寬。

        3.3 5G 承載中的OTN 關(guān)鍵技術(shù)

        5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展,可以讓寬帶運(yùn)行具有更高的傳輸速度、更高效率的運(yùn)行以及更為經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。同時(shí),相關(guān)的業(yè)務(wù)傳輸也會消耗更低的耗能。當(dāng)寬帶傳輸速率大于100 Gb/s 時(shí),相干技術(shù)就開始廣泛運(yùn)用。信號傳輸中,需提高傳輸?shù)母咝?,降低傳輸成本。目前,主要利用方式是使? 級的脈沖幅度調(diào)試技術(shù)以及離散多載波技術(shù)對光接口進(jìn)行革新。

        3.4 DWDM 方案

        針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及對5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的分析,可以考慮使用有源WDM 和無源WDM 兩種不同的方案。無源方案中的DWDM 方案是5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的更為合理的方案。使用無源方案的DWDM 方案能夠降低信息傳輸成本,增強(qiáng)信息傳輸效率,能夠幫助接入側(cè)使用信能的提升。

        3.5 中傳與回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

        在中傳和回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)對于寬帶和組網(wǎng)的靈活性都有了較高的要求,需要根據(jù)同一承載方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,骨干層、匯聚層與接入層的不同層次,都需要能夠協(xié)同工作。除了對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化外,還需要利用OTN 網(wǎng)絡(luò),引入更多可以對以太網(wǎng)、多協(xié)議標(biāo)簽交換流量進(jìn)行監(jiān)控的方式來滿足5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載需求,以便能夠達(dá)到5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。

        3.6 運(yùn)營商通信傳輸服務(wù)

        在運(yùn)營商進(jìn)行通信傳輸運(yùn)營服務(wù)中,也需要注意運(yùn)營商運(yùn)營成本和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本的控制,需要降低光纖的使用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化完成后,需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扁平化,對光纖資源的使用能夠提高使用效率。

        4 結(jié) 論

        5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和普及,是未來網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,是目前的主要研究方向和發(fā)展方向。未來實(shí)現(xiàn)5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),需要相關(guān)通信部門和通信企業(yè)通力合作,共同努力。

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