鄧 敏，張志釗

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司 玉林分公司，廣西 玉林 537000）

1 傳輸網(wǎng)與5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述

1.1 傳輸網(wǎng)概述

傳輸網(wǎng)是用來(lái)作為信息傳輸通道的網(wǎng)絡(luò)，通常設(shè)置在支撐網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)以及交換網(wǎng)下，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)傳送、轉(zhuǎn)換等功能。對(duì)于支撐網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)以及交換網(wǎng)而言，傳輸網(wǎng)屬于其網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。在傳輸網(wǎng)的應(yīng)用中，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)有很多種，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、鏈型、星型、樹(shù)型、環(huán)型、環(huán)型加鏈型、相切環(huán)型、相交環(huán)型以及Mesh型等[1]。傳輸網(wǎng)中的幾種主要組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳輸網(wǎng)主要組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.2 5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述

目前，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要業(yè)務(wù)形式有兩種，一是通信連接業(yè)務(wù)，二是寬帶業(yè)務(wù)。

通信連接業(yè)務(wù)可以為移動(dòng)通信的大規(guī)模連接提供支撐，讓多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)迅速連接。在該業(yè)務(wù)的具體實(shí)施中，網(wǎng)絡(luò)所具有的傳輸能力與處理能力需要達(dá)到足夠高的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能有效確保連接的可靠性，讓用戶獲得更好的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)。在此過(guò)程中，5G需要面對(duì)的場(chǎng)景有很多種，為了滿足用戶的實(shí)際應(yīng)用需求，可合理應(yīng)用切片技術(shù)，讓多個(gè)切片被應(yīng)用到多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中。

寬帶業(yè)務(wù)可以讓5G的高傳輸速率優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，從而有效縮短信息的傳輸時(shí)間。相較于4G，5G的傳輸速率得到了顯著提升。同時(shí)，5G也可以為用戶的視頻交互等提供支持，讓虛擬現(xiàn)實(shí)服務(wù)得到進(jìn)一步的強(qiáng)化提升[2]。而在寬帶業(yè)務(wù)架構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程中，則需要對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線熱點(diǎn)加以科學(xué)設(shè)置，確保其位置和數(shù)量的合理性。通過(guò)這樣的方式，促使5G寬帶業(yè)務(wù)效率得以顯著提升。

2 5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)勢(shì)分析

在基站方面，相較于傳統(tǒng)形式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)而言，5G無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的幀結(jié)構(gòu)和天線都發(fā)生了顯著變化。將下一代節(jié)點(diǎn)作為基礎(chǔ)，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以充分滿足混合網(wǎng)絡(luò)方面的需求，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性。其中，5G網(wǎng)絡(luò)和分組核心網(wǎng)都可以單獨(dú)進(jìn)行升級(jí)，而且跨核心網(wǎng)絡(luò)也會(huì)具有相應(yīng)的移動(dòng)性特征，可以促使各類網(wǎng)絡(luò)連接工作得以實(shí)現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在發(fā)展到成熟期后，傳輸速率得到了顯著提升。在某大型城域網(wǎng)中，5G基站的總數(shù)是12 000個(gè)，其帶寬收斂比是6∶1，帶寬方面的核心需求較高。在這樣的情況下，隨著5G傳輸承載網(wǎng)的應(yīng)用，匯聚層中的接口速率需要更高，通常在25～50 Gb/s。而在其核心層中，也需要引入速率更高的接口，通常需要達(dá)到10 Gb/s以上。對(duì)于時(shí)延，可以考慮增加時(shí)隙和減少?gòu)?fù)用層級(jí)，同時(shí)將緩存取消，采用多項(xiàng)措施降低時(shí)延，使其不超過(guò)1 μs。對(duì)于組網(wǎng)架構(gòu)，可以科學(xué)利用樹(shù)型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。環(huán)型組網(wǎng)中的輸出節(jié)點(diǎn)會(huì)持續(xù)累積，傳輸時(shí)延也會(huì)由此增加。而樹(shù)型組網(wǎng)僅需考慮元素節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)延積累，能夠有效滿足傳輸網(wǎng)時(shí)延方面的實(shí)際應(yīng)用需求[3]。

3 5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在傳輸網(wǎng)中的主要影響

3.1 演進(jìn)變化

目前，我國(guó)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要是以同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）作為基礎(chǔ)，其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本都是煙囪縱向形式，這種結(jié)構(gòu)不僅需要較高的成本，而且開(kāi)放程度并不高，無(wú)法滿足當(dāng)今用戶的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。圖 2 為同步數(shù)字體系（SDH）同步復(fù)用與映射原理示意圖。

圖 2 同步數(shù)字體系（SDH）同步復(fù)用與映射原理示意

而在應(yīng)用5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)框架后，傳輸網(wǎng)便從原來(lái)的SDH實(shí)現(xiàn)了向多協(xié)議標(biāo)簽交換（Multiprotocol Label Switching，MPLS）的轉(zhuǎn)變，電源線網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備也實(shí)現(xiàn)了有效升級(jí)，從而進(jìn)一步拓展了網(wǎng)絡(luò)功能。在對(duì)此場(chǎng)景進(jìn)行匹配的過(guò)程中，從協(xié)議層面進(jìn)行綜合考慮，讓多種路由協(xié)議得以有效實(shí)現(xiàn)，從而為傳輸網(wǎng)到扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)渡奠定良好基礎(chǔ)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)兼容性

在5G傳輸網(wǎng)絡(luò)中，IP儲(chǔ)存器是其核心管理設(shè)備，所有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息都需要儲(chǔ)存在該設(shè)備中，包括半結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)。不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)于儲(chǔ)存空間方面的要求及影響也存在不同，在進(jìn)行儲(chǔ)存器和儲(chǔ)存容量設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮當(dāng)今的大數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存需求，同時(shí)還要綜合考慮各種數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換、兼容、生成以及交互等，從而為容災(zāi)備份空間的有效拓展提供便利。此外，采用先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)服務(wù)器寬帶加以改善。5G架構(gòu)下的服務(wù)器寬帶需要確保整體制作系統(tǒng)的運(yùn)行正常，同時(shí)也需要充分滿足其極限寬帶需求，這樣才可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)信息傳輸效率，并確保信息的精準(zhǔn)性。在此過(guò)程中，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要全面兼顧多個(gè)終端所發(fā)送的讀寫(xiě)要求，同時(shí)提高相同信息讀取工作的傳輸效率。圖3為IP儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 IP儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)示意

3.3 接口帶寬

首先是Option3/3a業(yè)務(wù)模式，該模式是在傳輸網(wǎng)朝5G過(guò)渡時(shí)建立的一種業(yè)務(wù)模式。通過(guò)框架層面分析，雖然使4G+這一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)得以強(qiáng)化，但是和其他場(chǎng)景之間卻不能有效兼容。而通過(guò)5G架構(gòu)的應(yīng)用，可以讓新空口（New Radio，NR）和長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）空口得到有效結(jié)合，從而進(jìn)一步提升帶寬[4]。其次是Option4/4a和Option7/7a業(yè)務(wù)模式，該模式是以LTE作為依托所構(gòu)建的覆蓋型業(yè)務(wù)模式，可以為眾多的運(yùn)營(yíng)商服務(wù)提供合理支撐。在Option7的具體應(yīng)用中，其用戶匯聚作用十分良好，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送，且能夠讓5G保持在高頻閃送狀態(tài)，接口帶寬較高。

3.4 結(jié)構(gòu)層次

為充分滿足5G網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的實(shí)際要求，在5G架構(gòu)和傳輸網(wǎng)結(jié)合的過(guò)程中需要合理改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次，將云計(jì)算技術(shù)融入其中，對(duì)傳輸網(wǎng)進(jìn)行分層。目前，依托于云計(jì)算技術(shù)的5G平臺(tái)主要有3個(gè)層次。第一個(gè)層次是基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層，其主要作用是為信息的基本傳輸和交互提供支撐；第二個(gè)層次是平臺(tái)服務(wù)層，其主要作用是為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；第三個(gè)層次是軟件服務(wù)層，其主要作用是通過(guò)軟件升級(jí)的形式來(lái)不斷優(yōu)化服務(wù)體驗(yàn)[5]。在具體應(yīng)用中，合理優(yōu)化各個(gè)層次中的資源配置，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)共享與信息互動(dòng)。

3.5 傳輸體驗(yàn)

在虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)應(yīng)用中，只有讓傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)得到良好的優(yōu)化，才能為用戶帶來(lái)更好的應(yīng)用體驗(yàn)。同時(shí)，三維環(huán)境的創(chuàng)建需要以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為依托，三維可視化則需要通過(guò)想象世界的模擬和三維世界虛擬仿真的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在人機(jī)交互接口得以真正實(shí)現(xiàn)后，便可以在特定的環(huán)境中對(duì)VR技術(shù)加以合理應(yīng)用，使用戶能夠和虛擬世界中的各種虛擬事物進(jìn)行特殊交互，以此實(shí)現(xiàn)感官體驗(yàn)的進(jìn)一步提升。

在5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的支持下，目前的VR技術(shù)類型主要包括以下幾種。一是桌面形式的VR技術(shù)系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)或簡(jiǎn)單的圖形工作站作為支撐，借助計(jì)算機(jī)顯示器為用戶提供虛擬體驗(yàn)。二是沉浸形式的VR技術(shù)系統(tǒng)，包括投影儀式VR技術(shù)系統(tǒng)、頭盔式VR技術(shù)系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程VR技術(shù)系統(tǒng)。通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)場(chǎng)景逼真、可交互的虛擬環(huán)境，為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)以及觸覺(jué)等多重感官體驗(yàn)。三是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)形式的VR技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)將虛擬環(huán)境巧妙地疊加到真實(shí)環(huán)境中，從而為用戶帶來(lái)一種虛實(shí)相生的體驗(yàn)效果。四是分布形式的VR技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)融合應(yīng)用VR技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓各個(gè)區(qū)域、各個(gè)位置的若干個(gè)用戶得以有效連接，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的真正交互與共享[6]。通過(guò)5G無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)框架的合理應(yīng)用，可以幫助各部分實(shí)現(xiàn)良好的無(wú)線連接，為傳輸網(wǎng)的發(fā)展提供關(guān)鍵性技術(shù)支撐。

4 結(jié) 論

將5G架構(gòu)合理應(yīng)用到傳輸網(wǎng)中，可以實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)水平的顯著提升。經(jīng)過(guò)分析，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在傳輸網(wǎng)的演進(jìn)變化、兼容性、接口帶寬、結(jié)構(gòu)層次改善以及傳輸體驗(yàn)等方面都有一定的影響。為了有效滿足現(xiàn)代傳輸網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)與升級(jí)，以此充分發(fā)揮5G架構(gòu)在傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。