目前世界各國都在緊密部署5G網(wǎng)絡(luò),我國部分試點城市已開通5G網(wǎng)絡(luò)基站。作為新一代通信技術(shù),5G將為未來萬物互聯(lián)提供主力的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐,使自動駕駛、遠程醫(yī)療、智慧城市、智慧工業(yè)、實時VR/AR等場景應(yīng)用得以實現(xiàn)。在此背景下,由于5G通信技術(shù)更加關(guān)注用戶的網(wǎng)絡(luò)使用場景的體驗感受,在長期的研究實踐中,逐步形成了用于5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模MIMO技術(shù)及超密集組網(wǎng)技術(shù)機制等[1],從而為用戶提供更加高速、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)使用體驗奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
5G傳輸網(wǎng)絡(luò)在用戶服務(wù)、兼容性及通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫嬉?G網(wǎng)絡(luò)更具優(yōu)勢,其通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的基本特征表現(xiàn)為可靠性、擴展性和節(jié)能性。
首先,相關(guān)網(wǎng)絡(luò)運營商在組網(wǎng)過程中,為了滿足用戶不同需求,大量投入資源,創(chuàng)新開發(fā)可靠性更強的現(xiàn)代通信技術(shù),在短時期內(nèi)有效提高了5G通信網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,也使通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定,在長距離內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對音頻、視頻及圖片信息資源的快速傳輸,達到現(xiàn)象級移動通信傳輸數(shù)據(jù)訪問量標準。
其次,5G通信著眼于實際情況,依賴于原有4G通信技術(shù),通過對子技術(shù)資源進行整合拓展,能夠為用戶提供更加多元及個性化的服務(wù)體驗。2017年,我國5G通信網(wǎng)絡(luò)首次采用大規(guī)模天線技術(shù)進行基站覆蓋能力測試,其在3.5 GHz頻段下的下載速率覆蓋距離與4G基站2.6 GHz頻段基本相同,且能夠同時滿足不同區(qū)域不同用戶的通信訴求。
此外,5G通信網(wǎng)絡(luò)基于相應(yīng)的通信技術(shù)協(xié)議,構(gòu)建高效的信息中心網(wǎng)與組織網(wǎng),不僅提高了通信技術(shù)節(jié)能性與信息交互速率,而且降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,使5G通信網(wǎng)絡(luò)的實用性特征得到更好的體現(xiàn)。與4G網(wǎng)絡(luò)相比,5G網(wǎng)絡(luò)整個通信活動受外界影響干擾更小,能夠為用戶提供更高質(zhì)量的通信服務(wù)。
5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括用戶服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)兼容性及經(jīng)濟效益等多個層面的內(nèi)容。
首先,從5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用場景來看,5G通信技術(shù)應(yīng)用服務(wù)對象范圍不斷擴大,主要分為eMBB(增強移動寬帶)、URLLC(超可靠低時延通信)、mMTC(海量連接物聯(lián)網(wǎng))三大場景。eMBB讓虛擬現(xiàn)場VR、超高清視頻、增強現(xiàn)實AR等大流量業(yè)務(wù)體驗更好。mMTC可承載大規(guī)模、高密度的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),每平方公里支持100萬個設(shè)備連接。URLLC要求空口時延達到1 ms,使得遠程技術(shù)方案得到保障,從而為5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在無人駕駛、遠程醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。另外,5G將支持網(wǎng)絡(luò)切片(Network Slicing)等技術(shù),可以把一張物理網(wǎng)絡(luò)切成很多張相互獨立的虛擬子網(wǎng),每個子網(wǎng)可保障符合服務(wù)標準(SLA)的使用體驗。
其次,5G通信融入了較多新興的通信技術(shù),與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)框架相比,其網(wǎng)絡(luò)兼容性顯著提升,不同通信技術(shù)之間需要實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換,既降低了運營商的運營成本,也使得不同通信設(shè)備之間的穩(wěn)定傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)[2]。
另外,為了保證技術(shù)的實用性,在研發(fā)5G通信技術(shù)過程中,運營商在相關(guān)技術(shù)支持下,結(jié)合用戶實用訴求,從經(jīng)濟層面著手降低網(wǎng)絡(luò)運營成本,對于不同場景采取針對性策略,滿足用戶不同業(yè)務(wù)的差異性需求,從而為用戶提供優(yōu)質(zhì)、便捷與個性化服務(wù)。
5G時代,通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)部署需求具有明顯變化,在不同業(yè)務(wù)需求方面,傳輸網(wǎng)絡(luò)需結(jié)合5G業(yè)務(wù)應(yīng)用場景特點進行建設(shè)。如面對大寬帶流量需求和承載需求,需要通過部署及移動邊緣計算進行5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);在5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時,既要考慮技術(shù)兼容性,又要明確投資效益與建設(shè)成本之間的關(guān)系。為提升網(wǎng)絡(luò)智能性,需考慮基于SDN新型路由技術(shù),為承載網(wǎng)的部署提供更加可靠的技術(shù)支撐。
對于5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)而言,BBU包含DU和CU兩種不同功能,因此基于合設(shè)的部署形式能夠有效分離DU和CU功能實體。在5G組網(wǎng)架構(gòu)中,CU、DU部署有多種方式可選,因此傳輸承載網(wǎng)需求也不盡相同,典型的5G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)類型分為CU/DU合設(shè)與分設(shè)、D-RAN與C-RAN等4種,如圖1所示。部署方式的選擇,需要綜合考慮業(yè)務(wù)的傳輸需求(如帶寬,時延等因素)、建設(shè)成本投入、維護難度等多種因素。
5G無線網(wǎng)絡(luò)的承載需求分為前傳、中傳、回傳[3],由于無線接入網(wǎng)組網(wǎng)部署的多樣性,使得前傳、中傳、回傳的位置也隨之不同,如圖2所示。
(1)5G承載網(wǎng)絡(luò)前傳網(wǎng):5G時代背景下,基站拉遠設(shè)備AAU至DU為前傳。當DU為分散設(shè)置(D-RAN)時,一般采用鎧裝尾纖與AAU連接;若AAU距離較遠,也可采用光纖直驅(qū)拉遠設(shè)置,如傳輸光模塊為雙芯需求,則每臺拉遠AAU設(shè)備的纖芯需求為2芯。當DU集中設(shè)置(C-RAN)時,一般采用光纖直驅(qū)方式,每個AAU采用2芯光纖上聯(lián)至DU,例如新建3個扇區(qū)的室外宏基站一般設(shè)置3個AAU,需占用6芯光纖;若纖芯資源不足或DU集中機房至AAU距離過長,對整體光纜纖芯消耗過大,可采用波分(有源/無源)承載方案,纖芯需求為2芯或者4芯。
圖1 5G無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署組網(wǎng)類型
圖2 不同組網(wǎng)方式對應(yīng)的前傳、中傳、回傳網(wǎng)絡(luò)位置圖
(2)5G 承載網(wǎng)絡(luò)中傳網(wǎng)絡(luò):DU至CU為中傳。目前處于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期,CU/DU為合設(shè)部署,暫時無需考慮中傳。后期可通過無線業(yè)務(wù)云化,實現(xiàn)CU和DU的分離。
(3)5G承載網(wǎng)絡(luò)回傳網(wǎng):CU與CN之間為回傳,回傳采用傳輸設(shè)備加以實現(xiàn)。在5G組網(wǎng)過程中,通過CU云化部署,能夠進一步密切DU數(shù)目與CU寬帶之間的聯(lián)系,同時還會提升回傳網(wǎng)的收斂性能。
因此,在5G承載網(wǎng)絡(luò)中傳網(wǎng)絡(luò)體系下,其二級前傳網(wǎng)絡(luò)的可靠性需求及寬帶需求更能夠得到很好的滿足。另外,其與回傳網(wǎng)收斂性特征較為相似,基于這一特征,在設(shè)計5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)總體建設(shè)架構(gòu)時,即可根據(jù)回傳網(wǎng)的基本特點,結(jié)合IPRAN網(wǎng)絡(luò)中回傳承載與中傳承載的相似性關(guān)系,在中傳與回傳之間一同建立無需單獨部署實體DU設(shè)備的承載網(wǎng)絡(luò),通過在DU實體設(shè)備中集中云化部署CU,采用網(wǎng)絡(luò)邏輯切片措施協(xié)調(diào)和整理有關(guān)業(yè)務(wù),滿足相關(guān)業(yè)務(wù)承載需求。
本文分析了5G傳輸網(wǎng)絡(luò)具備的特點,介紹了傳輸網(wǎng)絡(luò)在不同5G業(yè)務(wù)場景下應(yīng)用,并按照前傳、中傳、回傳等不同網(wǎng)絡(luò)需求下對5G傳輸網(wǎng)絡(luò)前期建設(shè)方案及以后發(fā)展方向等進行探討,進一步明確5G通信技術(shù)下的5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點任務(wù),增強5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用實效性和針對性,從而為用戶提供更加多元化、個性化的通信網(wǎng)絡(luò)使用體驗。