楊 瑩
(中國移動通信集團設(shè)計院有限公司湖南分公司,湖南 長沙 410000)
隨著我國信息技術(shù)和計算機技術(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。
目前,5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)正在全世界范圍內(nèi)進行研究,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?,?jié)約了通信時間,降低了通信成本,消費者的通信體驗也會隨著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[1]。
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。
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)
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)進行控制和調(diào)度。
該技術(shù)是指將設(shè)備的發(fā)射機與接收機在相同頻率資源下實現(xiàn)同時工作。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分的工作模式。該技術(shù)是實現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。
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,實現(xiàn)較低的時間延遲,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
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,各種智能終端的研發(fā)和普及,數(shù)據(jù)流量將會實現(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)。
目前采用的網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu),幫助系統(tǒng)縮短了時間延遲,降低了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護成本。未來的5G 通信技術(shù)將會采用C-RAN 接入網(wǎng)架結(jié)構(gòu),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的集中化處理、實時云計算。
低延時是5G 網(wǎng)絡(luò)中區(qū)別于4G 的最典型的特點,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,需要進行深入研究,三層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)需要繼續(xù)向前邁進,進入大三層網(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,其中的兩個間,是完成橋接的兩個部分,站間的流量處理,當網(wǎng)絡(luò)進行接入后,流程開始集中,集中的流程進行橋接,橋接后繼續(xù)進行集中,然后再次進行接入,這個集中與接入的過程需要牽扯到的問題比較復(fù)雜,整個過程消耗的時間比較多,這就是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生延時的最主要原因。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,因為站間流量占整個4G 網(wǎng)絡(luò)流量的比例不算很高。同時,4G 網(wǎng)絡(luò)下,這種PIN 網(wǎng)絡(luò)模式在配置時是靜態(tài)配置狀態(tài),對平時維護的要求也不是特別高。
當5G 網(wǎng)絡(luò)開始運用后,PTN 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)就會向著大三層開始邁進,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。這個位置作為橋接的位置,就可以幫助小三層PTN 模式節(jié)省為橋接地點特意設(shè)立所耗費的時間。這時,從三層網(wǎng)絡(luò)所在的位置到下個橋接地點同樣會產(chǎn)生比較大的損耗。在發(fā)展時期,將聚集地點作為橋接地點,流程在接入后,集中在這個地點后,再次進行接入。這個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。
互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是通過扁平化的發(fā)展方向進行推進。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)展過程中的一個應(yīng)用。PTN 網(wǎng)絡(luò)模式的發(fā)展同樣也需要扁平化,因為扁平化發(fā)展可以讓通信運營企業(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)的運行投資成本。進行扁平化發(fā)展的關(guān)鍵是對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次進行優(yōu)化和調(diào)整。這種扁平化的發(fā)展模式,可以對傳統(tǒng)的基站位置進行替代,直接實現(xiàn)節(jié)點數(shù)量的降低,對機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 現(xiàn)了增寬。
5G 網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展,可以讓寬帶運行具有更高的傳輸速度、更高效率的運行以及更為經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò)費用。同時,相關(guān)的業(yè)務(wù)傳輸也會消耗更低的耗能。當寬帶傳輸速率大于100 Gb/s 時,相干技術(shù)就開始廣泛運用。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)對光接口進行革新。
針對當前網(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,增強信息傳輸效率,能夠幫助接入側(cè)使用信能的提升。
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)同一承載方案進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計。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)議標簽交換流量進行監(jiān)控的方式來滿足5G 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載需求,以便能夠達到5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的標準。
在運營商進行通信傳輸運營服務(wù)中,也需要注意運營商運營成本和網(wǎng)絡(luò)維護成本的控制,需要降低光纖的使用。當網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化完成后,需實現(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。
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。