5G传输网络建设策略

5G传输网络建设策略

肖珊宁

广西壮族自治区通信产业服务有限公司 广西南宁

【摘要】：随着科学技术的发展，以及人们对移动网络通信要求的提高，现有的4G网络已经无法满足人们日渐增长的通信需求，因此5G 移动通信网络应运而生。而5G网络对各方面的技术要求更高,例如无人驾驶、VR或AR高清视频、智能制造等,要想实现这些功能，就需要改善5G传输网的传输质量。本文主要探讨5G传输网络的建设问题，以供大家参考。

【关键词】：5G；传输网；建设；策略；

引言

大家都知道，三大运营商所采用的传输网络大多是以SDH为基础，通过SDH变更、技术迭代发展起来的。这些网络过于重视服务质量，网络架构是纵向发展的，拓展性比较差，建设成本高，因此给传输网络的布置与后期维护带来较高的成本，这就不能适合5G传输网络的应用要求了。因此，为了满足5G网络高密度的信息流量、高复杂度的连接网络以及移动性，改善5G传输网络质量，优化并实现网络的扁平化，降低网络建设成本，满足5G网络发展的综合需求，这是非常有必要的。

一、5G概述

5G移动通信网络是目前得到广泛应用的、由4G移动通信网络技术发展而来的新一代数字蜂窝网络通信技术，其全称为第五代移动通信技术，是继2G\3G\4G网络之后的延伸。 5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人之间通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物通信互连问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终，5G将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC)。为了满足5G多样化的应用场景需求，国际电信联盟(ITU) 将高速率、低时延、大连接视为5G最突出的特点。

二、5G对传输网络的建设需求

对于5G传输网络，一般会有以下的要求：一是要求传输网络性能稳定，且具有容量大、时延低等特点；二是智能化，对网络资源能够灵活运用；三是本地管理与统一管理相结合，提高效率；四是降低建设和更新成本。

三、5G传输网络现状

随着移动数据传输业务的快速发展，传统的SDH很难满足现有数据业务的快速发展需求，新型的传输网络技术，受到了各运营商的青睐。PTN等传输网络技术被广泛的采纳和应用，在移动通信本地网络传输过程中，运营商所需要考虑的内容主要包含了城域网的核心层、骨干层、接入层、汇聚层，以及城域骨干层和不同层面，对于网络传输技术的各自不同要求等等内容[1]。

四、5G传输网络主要采用的传输技术

当前，传输网络技术主要有PTN和IPRAN两种。

1、PTN传输技术。PTN是一种以分组作为基本的输送单位，承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和IP等业务的综合传输技术，也被称作为分组传送网。PTN和其他的传输网络结构不同，它是移动通信以太网传输中最好的方法，因 为它把以太网的装载技术和输送形式完美的结合在一起，同时是IP网络和MPLS网络与SDH网络结合的产物[2]。PTN 技术是从点到点的PDH 技术、SDH技术的迭代发展成了如今的PTN，相 较于SDH，PTN 更适用 于多业务的发展。目前，各运营商LTE网络均是由PTN网络来承载，为满足对QoS（网络服务质量）的保障，PTN网络大量采用了MPLS-TP技术(多协议标签交换传输模式) 。MPLS-TP基于一系列的连接分组交换技术，具有着非常强大的数据传输能力，其性能较为安全可靠，能够非常独立的帮助客户控制各个层面的存在，尤其是非常适合多项业务的承载，可以使信号在各个物理层之内顺畅流转。如果使用MPLS代替路径，能有效节约MPLS信用命令，使IP复杂功能得到有效的减少。

PTN传输网络的优势体在于，这种传输网络有较强的适配能力，QoS性能也比较好。PTN传输网络的劣势在于，PTN采用的MPLS-TP技术在接入层中并没有十分明显的技术优势，且作为二层面技术，还需要大量的手工配置来将本地网络中的LTE基站和LSP相对应，具有较大的工作量，而且无法适应向网络扁平化的发展方向。因为全网从上往下采用多层烟囱式结构，会导致组网不灵活，并产生对厂家严重的依赖。

2、IPRAN传输技术。IPRAN 技术最早是由IETF 提出的，IPRAN技术从路由交换网络技术发展而来，大多是在传统路由器或交换机基础上改进而成，有着良好的互通性。IP对QoS的保障只是尽力而为，IPRAN为了保证其QoS，在实际组网中启用了Diff-Serv技术[E]。Diff-Serv主要是将资源预留协议当作协议机制，同时在对需要处理的每一项QoS数据流当中，在路由器中给予一定的资源预留，以此来满足QSs业务的对接，这种情况适用于网络规模较小时的Int-Serv中。IPRAN传输网络的优势是适配能力强，网络结构符合扁平化的发展趋势。它的劣势是QoS没有PTN强，但通过采用Diff-Serv技术，可以改善其Qos能力并能使之达到运营要求，如果采用化整为零式的分片管理，将会大大减少运营商维护及建设成本。

五、5G传输网络建设策略

1、有线传输光缆接入建设。4G RAN组网架构分为前传和回传二层架构，而5G RAN组网架构分为前传、中传和回传三层架构。5G RAN 分设组网架构类似于2G/4G基站接入网架构，需要传输节点机房、基站机房/业务汇聚机房、光缆网纤芯和传输系统资源。若5G CU设置在综合业务区的传输节点机房，DU设置在业务汇聚机房，则属于CU和DU 分设模式，需要建设光缆和传输系统；若CU和DU均设置在综合业务区传输节点机房或业务汇聚机房，则采用CU和DU合设模式，仅需要建设光缆。一般而言，建立5G AAU站的光缆就近采用DU接入的机房，光缆芯数为12-24 芯。根据工程经验，建议把CU和DU合设于业务汇聚机房，即CRAN机房，新建 AAU 站采用支链方式通过光缆就近接入二级光交，光缆芯数为 24-48 芯。而新建CRAN 机房至综合业务区一级光交箱这段的光缆，光缆芯数可采用72-144 芯，如果一级光交箱纤芯容量只有576芯，则应升级扩容至1152芯，满足光缆成端需求；传输系统部分建设方案是新建 N×100GE SPN系统环，满足业务带宽需求。随着5G网络不断建设发展，需要建更多的5G站点，并需要更多的光纤资源，因此，在5G网络有线传输光缆接入建设方面，应优先充分利用现有4G网络光纤资源，尽量避免光缆投资建设重复和浪费资金。

2、前传网络的建设。建设前传网络，可以采用无源波分复用(WDM)和有源两种方式建设。当然了，无源波分复用WDM方案为首选，其更加适应5G网络的建设需求与标准。因为无源波分复用WDM方案对网络维护很容易，而且传输便捷，成本较低，尤其对于接入侧成本，可提升接入侧的使用性能。同时，因为5G网络连接集中性较强，针对网络维护有着极强的便捷性优势。

3、中传/回传网络的建设。鉴于5G传输组网与宽带灵活度要求较高，且中传和回传都是采用相同承载方法，涉及接入层、汇聚层与骨干层等各种层次。但是，不管是建设中传网络还是回传网络，都需要进行网络结构优化，保证光传送网(OTN)网络借助多协议与以太网等实现流量监控交换，以充分满足承载5G传输网络的基本要求。

4、完善城域网中的PTN网络。在顺利实施骨干网QoS过程中，应同步保障本地网PTN网络，不断完善城域网PTN网络。基于本地网中相关设备配置一般跟随4G站点的位置，且数量较为庞大，随着5G网络共用4G站点使用不断扩大，并朝着密集化方面发展。为了最大程度上减少网络开销，实现网络资源的合理应用，应有效的结合QoS 技术与IP等的使用场景，促进 Diff-Serv 技术的不断发展及应用[3]。在完善城域网PTN 网络建设过程中，应保证添加的新设备或升级后的旧设备能够满足功能需求。比如需要对城域网设备进行PTN二层转三层功能的建设，使其支持三层动态路由技术。运营商现有的PTN设备大多数已经支持网络三层功能，但在本地网区域内普遍只实现了二层功能。建设网络由二层转为三层，在功能上不是简单的开启PTN三层静态路由功能，还需要对现有PTN设备进行功能升级，使其在协议上支持OSPF、BGP、RIP等动态路由协议。另外，完善对城域网PTN网络的QoS保证。在实施对骨干网QoS保障的同时，需要同步实施对本地网PTN QoS保障，只有这样网络端对端QoS才能得到彻底保证。在实施策略上，考虑到运营商现有PTN设备已规模化商用多年，如果升级功能则需要对大量现网旧设备进行统筹考虑，可根据其节点位置的重要性分批完成功能升级建设，而扩容工程中增加的新设备必须全部满足新功能要求。
5、优化网络结构。在当前5G网络的发展环境下，为了促进5G网络的良好运行，需要优化网络结构。现有网络优化是一项复杂的系统工程，需要统筹规划、分布实施，并坚持从下往上依次分步建设的原则。首先，需要充分发挥OTN高带宽、大颗粒承载的优势，规划布局好OTN网络 ，提前对OTN波导网络进行扩容建设。IPRAN 网络是一种基于IP/mpls 的技术标准体系，适用于解决规模组网问题，它能够降低网络规模过大对设备路由性能的要求。因此，在OTN布局完成并能提供能力后，工作重点应当转移到对PTN网络的优化上来。对PTN优化，主要目的是减少PTN城域本地网的网络层次，提高PTN网络带宽。传统的移动通信网络一般采用层次化网络结构为主，这种架构已经不能适应现代化网络朝IP化业务发展的趋势，更不利于扁平化网络架构的发展。现在4G网络已经采用扁平化架构，5G网络更加需要扁平化架构，网络扁平化使得各纵向网络能够进行互联，因此直接减少了光缆的投资建设。从网络扩展、维护成本等诸多因素考虑，PTN朝扁平化方向发展才可能有更强的生命力。PTN扁平化发展在通信网络的运行过程中能够有效降低对经营设备的依赖程度，同时在使用过程中降低了资金成本与设备成本，运行中所占用的光纤资源较少，且能够对整体的网络结构进行有效优化，降低所需要的层级结构，有效提升PTN宽带水平[4]。

6、传输骨干网建设坚持以MPLS为主。基于5G网络发展需要，要求对使用的各项PTN设备进行技术优化升级与改造，并对MPLS的使用范围进行限制，要求其只应用在骨干网络的层级之上，骨干网络以下的层级都停用该功能。通过这一方式能够有效保障骨干网IP传输质量 ，实现无线连接转为更可靠的有线连接，达到良好的传输效果。

7、加快5G云化数据中心建设。当前，数据云化已成为信息社会数据处理和共享的发展方向，要清醒认识到大型数据中心占据着5G通信传输网络最为核心的部分，在运行期间会与海量数据信息实现长距离通信交互，因此，有必要加快5G云化数据中心的建设。大型的5G云化数据中心不仅能够实现可靠、稳定地在较长距离范围内传输信息，还能够在相应分钟级业务当中实现较大容量与波长的互联。针对该技术应用，需与相关通信技术、OTN技术性相结合，以完成核心层DC间的传输，为5G网络的高效率和大容量传输提供保障，同时还要保证网络传输的准确性、可靠安全性、以及有效提升速度。

六、结语

总之，现阶段5G网络已经逐渐深入发展，为极大满足5G时代网络承栽业务的高要求，需要对现有的网络传输环境进行科学合理的调整，不断对其网络结构进行优化、不断完善城域网PTN网络，使之能够实现对网络资源的高效利用和合理配置，提高人们对于5G移动通信发展的应用及满意度。

【参考文献】：

[1]唐清贵.PTN传输网络及5G建设策略探讨[J]通讯世界.2018(01)

[2]5G传输网络建设策略与发展[J]通讯世界.2017(13)

[3]夏斌.5G时代传输网络建设策略探讨[J]智能城市.2018（11）

[4]许百宏.5G时代传输网络建设策略探讨[J]通讯世界.2016（24）