5G通信传输网络的建设规划策略研究

2021-12-23陈松

科学与信息化 2021年2期

陈松

湖北邮电规划设计有限公司湖北武汉 430022

5G时代的到来，对通信传输网络提出了更高要求，需要运营商对此加以重视。其中PTN网络虽然在SDH的基础上发展而来，也对后者的诸多不足进行了补充和完善，但其在大规模的传输网络中应用依旧存在一定问题，必须针对性地进行建设与优化。我国政府高度重视5G无线通信的发展，投入大量资金、技术，推动5G网络的商业化进程。在5G无线通信应用过程中，安全问题十分关键，笔者结合自身工作经验，分析与探究5G无线通信系统网络安全问题，并提出有针对性的应对措施，以期推动5G网络的健康发展。

1 我国5G通信概述

2019年6月，我国工业和信息化部正式颁布5G商用牌照，各大运营商开始布局5G。从发展规划来看，2019年小范围商用，在2020年商用范围会规模化。截至目前，我国已建成5G基站超过13万个，本年度计划部署约50万座。5G作为包含大规模天线阵列、新型多址技术、超密集组网、全频谱接入、新型网络架构等关键技术，同时标准协议全球统一，涵盖增强型移动宽带、大规模机器类通信、超可靠低时延通信等业务的全新移动通信技术，其虽然有着频段高、覆盖弱的问题，依旧具有无可比拟的应用价值与前景。从技术层面看，5G不但具有上述的各种关键技术，还在网络技术层面融合了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFC）两大技术。通过SDN解耦控制平面与用户平面，控制平面利用通信接口对用户平面上的网络设备进行集中控制，实现更为灵活高效的资源分配，降低网络维护难度，缩短网络部署周期，降低网络韵味成本。而NFV技术则用软件方式实现传统网元功能，解决了将网络功能部署在通用硬件上的问题，实现了网元功能和专用网络设备的解耦，支持动态扩展网络功能，大幅提高了业务部署的灵活性与效率。在这些技术的支持下，5G支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十Tbps的流量密度，每小时500km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。5G移动通信网络面临着无线接入网的BBU拆分，两级架构变三级，无线接入网与核心网网元重新部署，核心网的控制面和用户面分离，用户面部署下沉，同时组网方式由NSA向SA过渡的全新变化。

2 我国5G主要技术概述

（1）新型多天线传输。多天线传输经历了从无源到有源，在5G技术推动下，实现了从二维到三维的转变，整体趋势朝大规模矩阵发展，依托LSAL技术优势，矩阵防干扰能力更强，通过优化分配频谱，可以将频谱效率提升至原来的数十倍。

（2）高频段传输。传统通信技术工作频段主要集中在3GHz以下，频谱资源相对拥挤，为了提升5G无线通信技术的效率，提升高频段资源利用率势在必行。高频段频谱可用资源十分丰富，需要进行统筹兼顾和科学规划，缓解当前频谱资源利用率不足的现状，推动短距离通信的快速发展，从而满足5G高速传输的要求[1]。需要注意的是，高频段传输也存在一定缺点，比如传输距离短、穿透能力弱，信号易受干扰，需要进一步解决系统设计、射频器件等问题。

（3）D2D技术。传统的蜂窝通信系统以基站为中心实现区域信号覆盖，由于基站不能移动，限制了网络结构的灵活度。随着人们对无线多媒体业务需求的增加，以基站为中心的业务模式已然满足不了当前发展。D2D技术的应用无须基站协助，通过拓展网络技术和接入方式，能够实现短距离通信，终端分布更广泛，频谱资源利用效率更高。

（4）新型网络架构技术。当前LTE接入网为扁平化架构，新型网络架构技术采用C-RAN接入网，C-RAN建网和维护成本更低，能够实现集中化处理、降低干扰、实时云计算，推动智能化组网。

3 我国5G通信传输网络的建设规划策略

和IPRAN网络相比，PTN网络所采用的MPLS-TP技术需要包含标签交换路径（LSP），这意味着当移动网络基站数量足够多、规模足够大时，需要大量人员对LSP进行手工配置，成本高且难以实现[2]。同时，LSP承载有固定比特和可变比特业务，这就使得相应的业务模型预测难以对其贷款进行准确预测，难免存在波动和误差，会造成不菲的网络建设与维护成本。同时PTN网络的路由从基站PTN经本地网PTN传输，最后再经省干PTN达到移动通信网络核心网元，与5G网络扁平化发展方向存在一定冲突。因而在5G通信传输网的建设规划中，一定要针对PTN网络进行优化：

（1）优化网络结构。就当前的移动通信网络发展趋势来看，扁平化无疑是重要的发展方向。扁平化能够有效降低网络运行成本及维护成本，同时降低对设备厂商的依赖程度。在对现有PTN网络进行优化时，应当重点针对网络层次进行优化，不断减少网络层次，从而促进扁平化发展。为了保障此优化过程的科学性与合理性，防止网络结构出现问题，必须做好统筹规划，并以由上及下的原则进行优化。先重点布局OTN网络，确保PTN网络足够完善后再将优化重心逐步过渡到PTN上来，减少PTN城域本地网网络层次并提高其带宽。

（2）革新网络技术。PTN网络的MPLS技术具有一定优势，但是不太适用于大规模的网络结构，因此有必要在骨干网保留该技术的同时，在其他网络层停用该技术，以免大规模网络下该技术的应用带来潜在问题。同时积极推动PTN设备功能升级，逐步实现二转三功能建设，促进PTN设备与本地网的有效对接，有效支持OSPF、BGP、RIP等动态路由协议。