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        面向5G的傳輸網絡演進與發展探討
        欄目:行業資訊 發布時間:2018-09-13
        移動通信網絡在大面積普及4G網絡以后,中國用戶的使用體驗和網絡速率得到較大提升。

        1 5G演進的標準進展與典型場景

        移動通信網絡在大面積普及4G網絡以后,中國用戶的使用體驗和網絡速率得到較大提升。隨著技術進步和多方面因素的驅動,美日韓及歐洲的5G測試與商用正在加速,國內方面,工信部也在積極推進5G的進程,IMT2020推進組的5G技術研發驗證已從關鍵技術驗證階段到了技術方案驗證階段,中移動集團也在積極布局5G,加緊進行5G的外場驗證。

        1.1 3GPP時間表

        以目前3GPP標準的節奏,預判2020年試商用能相對比較成熟,而隨著產業環境加速的趨勢,也可能基于目前的Rel-14版本或Rel-15版本開展試點或試商用,試商用中將更側重于增強版的移動寬帶(eMBB)應用場景。如圖1所示。

        圖1 3GPP標準節奏

        1.2 5G的典型應用場景

        5G的典型應用場景如圖2所示包含eMBB(增強版的移動寬帶)應用場景、mMTC(大規模機器通信)應用場景、uRLLC(高可靠低時延通信)應用場景。

        圖2 5G的三類典型應用場景

        這三類場景在5G建網初期最典型的應用是增強版的移動寬帶(eMBB)應用場景,比如隨時隨地高清視頻直播和分享、虛擬現實、高速上網等方面。隨著物聯網的發展,大規模機器通信(mMTC)應用場景應用會越來越多,比如智能抄表、自動停車、智能交通等。相對而言高可靠低時延通信(uRLLC)應用場景在初期應用可能不多,比如自動駕駛汽車、工業互聯、遠程機械作業控制等會隨著5G網絡的部署成熟出現應用,但這類應用對傳輸網時延要求會比較高,在1ms~4ms之間,對網絡架構的影響較大。

        2 5G布網對傳輸的關鍵需求

        2.1 超高帶寬需求

        由于5G的單位面積的接入速率比4G提升1000倍,這里的1000倍一般認為“千倍速率提升=10倍基站密度x10倍頻譜帶寬x10倍頻譜利用率”,在實際應用中,拋開基站密度因素,單基站帶寬提升30~50倍。因此,5G基站帶寬均值將超過2G,峰值更是超過10G。以S111站型為例,CIR/PIR將達到4G/16G,按每接入環6個站,一個站達到峰值帶寬計算,接入環帶寬將達到40G,考慮到5G基站的密集程度,100G組網可能性更大,而核心層/匯聚層則有可能達到T級別組網。

        2.2 低時延需求

        5G定義的場景和需求里面,高可靠低時延通信(uRLLC)應用場景提到端到端1ms延時,低延時主要滿足一些特殊場景,相關標準組織提到的主要場景是自動駕駛。但1ms場景存在爭議。例如,自動駕駛場景中,100km時速,1ms移動距離約3cm,3cm的移動距離對自動駕駛來說時沒有必要的,對安全性也沒有威脅。相對而言,比較符合應用實際的S1接口單向時延10ms,分解到傳輸網延時為2ms,X2/ex2接口單向時延20ms,分解到承載網延時為4ms,所以傳輸網絡以2ms~4ms的低時延考慮較為合理。

        2.3 網絡分片的需求

        5G網絡將滲透到社會的各個領域,除了移動互聯網,還將實現萬物互聯,海量的連接設備、不斷涌現的各類新業務和應用場景,給5G網絡帶來豐富應用的同時,也為5G網絡的承載提出了不同的傳輸需求,車聯網、移動醫療、工業控制等應用對傳輸時延要求較苛刻,而數據業務、高清視頻則對帶寬要求較高,為滿足各種業務的需求,同時又最高效地利用無線、承載網絡的設備資源,需要對無線、承載網絡的資源進行切片,采用不同的資源來承載不同的業務,按需實現網絡資源的合理編排。

        網絡分片需要網絡設備硬件和軟件平臺支持,將與SDN(軟件定義網絡)結合緊密。

        2.4 站間流量的需求

        5G場景下,5G高密流量/高密聯接的特征將使移動承載流量模型mesh化:基站-基站、EPC-EPC之間的移動時交接流量占可能占比相對4G有較大幅度的提升,流量模型偏向mesh化。站間流量有兩個場景,一是基站站間協同的X2/eX2接口而產生的流量,二是部分應用,因為網關/EPC/MEC的位置可能比較低,從而產生了站間流量。站間流量的需求對傳輸網絡的架構也提出了一定的要求。

        2.5 高精度時間同步

        在超密集組網場景下,基站聯合發送對同步提出更高要求:非相鄰載波下的聯合發送要求時間同步精度為260ns;相鄰載波下的聯合發送要求時間同步精度為130ns;同一載波下的聯合發送要求時間同步精度為65ns。而在65ns的時間同步精度下,即使是基站直接從GPS獲取時間,也難以保證該同步精度,需要考慮采用承載網實現高精度的時間同步。

        3 面向5G的傳輸網絡演進探討

        3.1 基礎資源儲備分析

        面向5G的發展,基礎資源的儲備極為關鍵??紤]高頻衰竭實際覆蓋縮短,5G基站的密度會是4G的1.5倍左右,微站超密級分布,同時低時延和站間流量需求會對成環結構的網狀化提出一定的要求。

        基于以上的特點,基礎資源的儲備關鍵是:

        一是進行局房和匯聚節點等重要節點的資源儲備,尤其是匯聚節點自有率的提升和機房面積的提升。首先,推動核心機房的能力儲備,5G對于核心節點的裝機需求約30~50個機架,功耗約120~200kw,核心機房裝機條件的改善和電源、空調等條件的提前儲備很關鍵;其次,中移動的匯聚機房條件并不算好,還有不少依然是租用機房,剩余的裝機位也不多,面向5G的布網對這些資源提出了新購以及現網整治以改善裝機條件的需求。

        二是光交網絡網格化的部署和延伸,靠近接入點,實現資源的網格化、有序化、靈活安全的接入。5G基站依然以光交網為主要的光纖接入、組網手段,面對超密集組網的站址接入需求,光交資源需要著重從“密度”和“健康度”兩個方面規劃考慮?!懊芏取钡木S度以綜合業務接入區為單位,考察其覆蓋半徑及接入能力,按照基站站址密度提高到1.5倍考慮,需要著重增強綜合業務接入區的覆蓋范圍并加大二級分纖點的建設?!敖】刀取钡木S度則是從“微網格”的角度,考察基礎資源的持續可接入能力,對微網格范圍內“規整率”、 “覆蓋率”、“連通率”、“接入率”等指標推動建設和優化。

        三是道路管道的新增或擴容,滿足設備組網的需求。面向5G,基礎資源層面也需重視管道的加排、疏通建設,要提早進行管道加排,增強線路連通的能力,并推廣紡織子管等應用,盤活已建管孔資源,為5G的CRAN和DRAN部署及傳輸設備的組網做好準備。

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