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摘要:随着移动通讯技术发展越来越快,在5G时代下,通讯网络对于传输网络的影响已经成为现如今讨论的热点问题。本文探讨了5G发展对于城域传输的关键需求,并且在需求的基础上,阐述了5G时代传输PTN的网络推进。
关键词:5G时代;城域传输;PTN网络
随着移动通信从技术到带宽都呈现愈来愈快的发展趋势,站在5G愈发临近的时代,对通信网络尤其是传输网络如何演进发展的讨论逐步成为技术热点。本文希望通过分析5G的典型应用场景和对传输网络的关键需求,探讨城域传输PTN网络的发展方向,通过模型测算分析网络不同层面的网络特征与演进,而这些分析的基础则是探讨5G到底有哪些技术特征和应用场景。
一、5G网络的技术特点及应用场景
无线网络的发展速度非常快,从最初的GSM到3G,再到4G,仅十余年时间,并且其内涵、功能及服务对象都不断完善,主要服务对象为通信。下一代移动通信网络5G也快到来,势必要求网络基础设施及技术都要更新换代。5G的网络能力必定会更强大,其实现必定催生新的商业模式、新的应用,甚至是新的产业的出现,成为诸多颠覆式创新技术产生的基础。5G应用场景分析。5G技术将会成为更多应用的智能连接,带来真实的沟通和更加丰富的体验。根据当前网络研究,主要针对应用场景从连接、时延及速率三个方面界定,选择与日常生活联系紧密的场景进行总结。如垂直产业场景、海量连接的物联网、自动驾驶、终端用户自组网、虚拟现实、超高清视频、全连接智能传感器及智能家居等方面,5G三类应用场景如图1所示:首先,eMBB应用场景。实现随时随地云存取、高清视频直播、高速移动上网、虚拟现实及人工智能等;其次,mMTC应用场景。实现车联网、智能交通、智能抄表、智能物流、自动停车、资产管理等;
图1 5G三类应用场景
2.5G发展的关键技术。5G要想获得更好的发展,关键技术支持必不可少,包含以下几方面:(1)新切片网络架构。在诸多行业中,通过网络切片实现物理网络中各个商业网络的隔离。三类应用场景中,对网络需求存在较大差异,如应用场景的不同,在资源使用、时延、网络节点访问、连接密度、速率、移动性及流量分布等方面的要求也不同。为了对不同应用更好的支持,对5G网络进行网络切片,从逻辑方面使网络划分为若干虚拟网络,各分立网络独立组网。(2)新统一空口。即统一的空口技术,对不同应用需求进行满足。(3)全频谱。即要求5G网络既包含高频,也包含低频,将6GHz以下作为低频,以上为高频。低频实现面向覆盖、连接性、移动性及基础容量方面;高频速率更高,达到毫米波及厘米波阶段,其应用需进一步研究。
二、5G发展对于城域传输的关键需求
1.宽带和流量的需求。宽带是5G网络中最主要的需求,也是按照相关组织标准所定义的,一般情况下,6GHz以下的频谱会有500MHz宽带,但是在不同区域中可以用的范围是有限的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此对于传输网而言,需要更大的宽带支持,例如前提条件在100MHz、64T64R中,宽带所预计的平均值为3Gbps。对于流量的需求,主要是因为在5G阶段中,所采用的是超密集组网,而5G的站间距与4G相比较,显得更为紧密。站间流量不可以向4G*2流量一样被忽视,应该与S1的流量具有一定的可比性,所以无论是基于站间流量的传输或是延迟上的考虑,都需要对流量就近转发或者是网络的下游提出更为严格的要求。
2.低时延需求。5G时代中的应用场景,实际上较为丰富与真实,可以与更多的智能应用相互连接。从目前的研究中可得知,其技术领域是按照速率、时延和连接三个方面对场景进行确定的。如果通过日常工作或者是相关场景的归纳,那么增强型的移动宽带、低时延通信和大规模的机器通信就可以形成一个典型的应用场景。因此其中的低时延通信在S1接口单下延约为10ms时,分解到传输网的时延不能超过2ms。
3.网络切片需求。与全新切片不同的是,网络切片实际上是5G网络随着应用模式而导出。商业模式包括在应用场景,假设不同的应用场景所使用的商业应用,会因为节点和资源的不同,也会在不同的商业机构中进行适当的使用和维护,所以对于网络需求的应用主要包含了转发、管理和控制。转发切片主要是物理转发层面,是对不同应用中所采取不同的转发机制或者是转发资源,但两者是完全区分开的,没有任何影响,而对各个的商业应用而言,转发也是可以完全不受到限制的。管理切片中由于应用的不同,所以在商业应用中运营者的操作与维护也是不同的,管理中需要实现分片,以此来更好的管理自己的网络与业务。
三、面向5G发展的传输PTN网络演进探讨
1.三层网络下移的探讨。目前面向4G的PTN网为小三层的网络,三层设备一般在城域传输网的核心层,以成对的方式进行L2/L3桥接设置。对站间流量等X2业务,其路径为接入-汇聚-桥接-汇聚-接入,X2业务所经过的跳数多、距离远,时延往往较大,在对时延不敏感且流量占比不到5%的4G时代这种方式较为合理,小三层网络通过静态配置,对维护的要求相对简单。但5G时代的一些应用对时延较为敏感,站间流量所占比例越来越高,可能达到20%~30%,这就要求三层网络逐步下移,形成大三层网络。初期,三层网络可下沉到核心节点的骨干汇聚设备,将骨干汇聚设备作为L2/L3桥接设备,减少了专门的桥接这一层,但位置依然较高,到桥接的距离仍较长。后期,三层网络可下沉到普通汇聚设备,将普通汇聚点作为L2/L3桥接设备,其路径为接入-汇聚-接入,则跳数少、桥接距离接入较近,由于普通汇聚点相比核心节点数大为增加,逐步形成大三层的网络。
2.城域传输网网络架构演进的探讨。(1)城域传输网内带宽测算每基站上行平均带宽按3 G考虑(1 0 0 M H z,64T64R),每接入环6个节点,接入环带宽不收敛,每节点带基站数目2个,则接入环带宽约为30~40G,接入层设备需考虑10G叠加组网或组40GE的环。对于汇聚层,假定一个汇聚环带150个节点,并考虑4:3的收敛,上行带宽按80%考虑,则汇聚层带宽约为540 G,汇聚层设备需逐步考虑组400GE的环。对于核心层,假定一对L2/L3桥接设备带3000个节点,并考虑4:2的收敛,上行带宽按80%考虑,则核心层上行带宽约为7 T,核心层需采用大容量设备。(2)城域传输网网络架构演进探讨结合三层网络下移和带宽的测算,城域传输网的网络架构将向大容量、扁平化和灵活组网的方向发展。三层网络逐步下移到汇聚层,减少专门桥接层的网络层级,实现大三层的网络;网络组网在汇聚层以上逐步采用直达或口字型组网,减少跳数;逐步采用单端口400 G以上的大容量设备,满足5G带宽陡增的需求。核心层需进行大容量核心调度层的部署,以三层网络为主进行架构搭建,设备板卡全面升级到单槽位400GE,支持ETH大端口。汇聚层可考虑由环网逐步改为口字型上联,减少逐跳转发的过程并充分利用口字型的带宽;骨干汇聚和L2/L3合一,减少网络层级;逐步下沉三层网络到汇聚层,满足5G部分对时延敏感业务的场景;板卡升级到400GE,同时支持FlexE流量切片和大端口扩容。接入层可仍以环网形式接入,带宽支持单环40 G或100 G。
传统移动通信中,主要服务内容包含短信、通话、视频等,而5G是面向未来数字世界的平台,也是下一代网络通信的基础。通过对5G发展中需求的低时延、高带宽及大流量等需求进行研究,在带宽测算基础上,对城域传输网内带宽进行测算,提出成熟传输PTN网络规划方法,从核心层、汇聚层及接入层三层网络的技术特征及发展方向进行研究,探讨了5G下城域传输PTN网络的架构,其向着灵活组网、大容量及扁平化的方向发展。
参考文献:
[1]王凯.面向5G演进的城域传输PTN网络发展探讨.2016
[2]江德权.面向5G发展的城域传输网络演进的思考.2016
[3]赵金.基于5G发展的PTN技术应用探讨及网络规划方法.2016
论文作者:齐高亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/8
标签:网络论文; 场景论文; 需求论文; 带宽论文; 城域论文; 流量论文; 切片论文; 《防护工程》2018年第30期论文;