5G网络对传输组网的挑战分析和应对探讨

5G网络对传输组网的挑战分析和应对探讨

刘军宏

中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司 230041

摘要：当前，城市发展与经济建设任务不断提高，使5G通信的应用需求持续攀升，无疑要求数据传输过程更具可靠性与安全性。现状表明，影响5G通信数据传输可靠性的因素是多种多样的，必须采取有针对性的措施与方法予以应对化解。基于此，以下对5G网络对传输组网的挑战分析和应对进行了探讨，以供参考。

关键词：5G网络；传输组网；挑战分析；应对探讨

引言

在数字新基建的指引下，5G、人工智能、工业互联网、物联网、数据中心等新技术，正在驱动新一轮科技革命和产业变革，成为数字经济发展的基石。在这些新型基础设施中，5G的作用尤为突出。5G能够传输更大规模数据，联接更大规模设备，并且速度更快，时延更低，为ICT（信息通信技术）基础设施提供更高效的联接能力，从而打造一批“5G+能源互联网”典型应用。

1、5G通信技术的概念和发展

在当前经济社会快速发展的宏观背景下，通信技术取得了多次历史性重大革命，极大程度上推动了人类社会的跨越式发展，在通信技术创新领域取得了巨大成果。5G通信技术是现代经济社会与科学技术双向发展的重要标志。受主客观等多方面要素的影响，当前5G通信技术在数据传输可靠性与安全性方面存在显著威胁，各类影响因素日趋多元化与隐性化，为可靠性保障带来了更高难度。5G通信技术具有通信速度快、数据传输质量稳定等特点，这也意味着该通信技术将会取代传统通信技术，而成为当前及未来一段时间的主流通信技术。在网络容量方面，5G通信技术同样优势显著，可在同一时间跨度内完成更大数量、更高质量的数据传输任务。

2、5G承载网关键能力挑战和分析

5G无线网络由4G网络的BBU/RRU将重构为CU/DU/AAU，传输网将对应演变为回传+中传+前传的网络新架构。按照5G组网情况，CU/DU分离场景多样复杂，增加中传时延，网络部署和运维管理复杂度提升。5G带宽需求巨大，尤其是在NSA组网情况下，5G部分下行流量可能由现网PTN网络承载，未来可能面临4G/5G竞争现网的环网带宽及接口带宽满足能力较差，应对5G前期大流量冲击压力较大的问题。在5G建设的同时应同步加大对原有PTN网络的带宽管理，及时扩容，避免4G/5G竞争造成现网业务的影响。在5G网络建网初期，5G下行部分流量可能会由原有承载4G的PTN网络绕行，然后到5G基站落地。针对5G的关键业务需求，总结传输承载网络在带宽、时延、灵活连接、网络分片能力等方面的关键指标能力。传输采用基于PAM4的高性价比的50GE/200GE组网，设备单跳转发时延要达到15μs以内，引入FlexE技术实现多业务的高可靠、硬隔离，采用基于SDN的SR+EVPN等技术实现灵活承载、降低网络协议复杂度、加快业务发放速度。针对5G承载网，对传输设备、网络架构、机房容量和光缆资源都有比较大的挑战。设备方面要求具备切片、大带宽能力。网络架构方面要求具备低时延、快回传能力。机房容量方面要求具备大的外电容量和使用面积，统一、完备的使用规划。光缆资源方面要求更紧凑的覆盖密度，更大的纤芯能力，同时要求同层级机房间要有连接资源。

3、传输设备组网的挑战和应对探讨

3.1功能及技术指标设计

支持各类5G电力应用终端仿真，包括5G无人机、5G智能电表、智能配电终端、5GCPE通信模组等，完成电力场景下的业务终端模拟。支持电力场景实景展示，包括住宅区电表井、电力输电线路、配电房等模型及场景展示。能够基于5G网络管道进行电力应用场景下的业务仿真，必须采用SA独立组网架构实现相应5G网络功能仿真，方便支持低延时、网络切片等5G新特性。支持5GSBA云网络架构功能仿真，能够进行基于NFV云主机的5G各网络功能的虚拟化部署，支持AMF、SMF、UPF、UDM、AUSF、NSSF、NRF等基础网元功能，并且可以在不同级别的云上进行搭建。支持基于5G网络的电力MEC节点仿真，可根据5G+电力业务架构，自主进行电力边缘计算服务节点的部署与基本配置，实现5G+电力业务架构设计与仿真模拟。支持学生根据实际电力业务对5G网络的要求，自定义进行网络切片的编排，学生可自主设计网络切片结构及相关设置。支持多种切片类型的选择，包括eMMB、uRLLC、mMTC等不同切片类型，方便实现配电保护、线路巡检、远程抄表等不同类型业务。

3.2承载设备组网的建议

搭建网络新架构（CU/DU/AAU），在原有“机楼-机房-基站”层级基础上，原有核心机楼在面积、空间、资源、容量都基本饱和，新建重要汇聚机房，作为核心机楼的延伸，主要用于大区域业务的汇聚以及BNG、CDN等设备的下沉，并实现与核心机楼互联，管理范围考虑以行政区作为划分。部署大容量OTN、SPN/PTN、BNG、CDN等设备，作为MEC及电信云下沉部署节点。针对重要汇聚机房的两点建议：（1）组建通信机楼新组团，确定整体格局，为机楼减负，在组团划分上要防止单点失效，提高网络的安全性。（2）借此搭建网络新架构的契机，重构波分平台，保护机楼。如何构建波分系统，可以通过对现网业务流量和需求预测进行分析。为了满足调度需求，电交叉向全光交换网络演进的策略减低时延。采用波分系统破环插点和新建波分系统等两种方式来构建网络容量超200G的新调度传输平台。

3.3借助于先进技术的支持

从当前5G通信发展环境来看，为切实提升数据传输可靠性与安全性，必须始终运用先进技术方法，将现代科学技术转换为提升数据传输可靠性指标的重要推动力。以数据修复技术为例，它可在5G通信模式下，防止数据传输过程中出现的数据篡改与丢失等问题，确保数据信息得以全面、完整、清晰地传向数据接收端。同时，应高度重视防火墙技术的关键应用优势，将防火墙技术的设置摆在提升数据传输可靠性的重要地位，为5G通信数据传输环境提供安全支持，构建形成高效稳定的数据传输闭环管理模式，充分应对来自于网络攻击、系统漏洞等方面的安全攻击。同时，技术人员应紧跟5G通信网络发展需求，研究创新提升数据传输稳定性的新技术、新方法。

3.4低时延保障

一是有效QoS手段。其主要通过FlexE等技术应用，达到子MAC间物理隔离的目的，从而实现良好的拥塞控制，在网络重载情况下，优先保障高优先业务的快速转发。二是降低设备时延。在这方面，可通过转发技术的应用，缩短接口处理时延。采用对NP内核优化的方法，为低时延业务提供专用通道；应用多种技术手段优化设备时延。三是优化传输距离。

结束语

在当前技术条件下，5G通信中数据传输可靠性的影响因素趋于多元化，识别与控制难度日益增大，必须采取行之有效的可靠性控制策略与方法，有效分析数据传输可靠性核心控制要素。同时，通信技术人员还应立足城市建设与经济社会发展实际需求，从技术层面、管理层面、制度层面等角度对5G通信数据传输可靠性进行研判分析，确保5G通信数据传输可靠性得以全面提升，始终高质量服务经济社会发展大局。

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