5G网络中传输承载的关键技术与传输组网,本文是关键技术类有关硕士学位毕业论文范文跟关键技术和传输组网探讨和承载类研究生毕业论文范文.
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【摘 要】 5G 网络的灵活智能和高效开放,必将推动社会各行各业取得飞速发展,但5G 网络对传输承载网络也提出了更高的要求,我们只有对承载传送网络的架构、关键技术以及功能进行大幅度的变革和创新,才能满足5G 网络的高效运行需求,继而也才能推动面向5G 承载的传输网络迎来新一轮的发展契机.
【关键词】 5G 网络 传输承载关键技术 传输组网
一、引言
5G 已成为当前和未来一段时间内通信领域关注的热点技术之一,其在移动互联网、物联网等多种场景具有巨大的应用潜力,呈现出超大容量、超高性能、多元融合等特性,而且随着人工智能等新兴科技的引入,近年来在技术整体研发和标准建设等方面的发展进程表现出不断加快的态势.5G网络的灵活智能和高效开放,必将推动社会各行各业取得飞速发展,但5G 网络对传输承载网络也提出了更高的要求,我们只有对承载传送网络的架构、关键技术以及功能进行大幅度的变革和创新,才能满足5G 网络的高效运行需求,继而也才能推动面向5G 承载的传输网络迎来新一轮的发展契机.本文正是基于这一出发点,对面向5G 的承载传输网的关键技术进行了分析,并就传输组网方案进行了探讨,希望对业内同仁可以起到一定的参考和借鉴.
二、面向5G 的承载传送网关键技术
2.1 G.metro 低成本城域接入技术
面向5G 的需求,融合超宽带(G.metro) 技术正逐渐走向成熟和应用,该技术对包括室内和室外在内的各种复杂环境都可以提供良好的支持,而且其调光模块可以实现波长可调,对商业级、工业级等各种工作环境都可以很好地满足.该技术自身已经相对成熟,而且已经取得了一定的应用成效,难点和挑战在于如何控制技术的使用成本,满足大规模5G 接入层对技术成本可控的应用需求.降低G.metro 技术成本的主要可行途径有简化可调激光器的结构、引入新材料和采用全新的共享波长锁定机制等等.
2.2 超低时延全光组网技术
就像4G 相较于3G 在低时延方面有了一个明显提升一样,5G 业务对低时延的要求更加严苛,要求承载传输网必须满足超低时延的要求.在这种情况下,全光传送网就成为了一个重要的关键技术.在前传,采用 G.Metro 技术组建全光接入网络；在中传段,采用超低时延全光传送网络,并利用波分复用(WDM) 进行端口汇聚.在核心汇聚层,可以采用可重构光分插复用器(ROADM) 进行光层调度,通过削减掉中间不必要的光/ 电转换来降低时延.此外,还可以引入SDN 技术来对分组和光融合进行统一控制,实现对最优转发路径的高效统一计算,将传输时延降到最低.
2.3 高精度同步传送技术
第3 代合作伙伴计划(3GPP) 对5G 基本业务已经给出了时间精度指标,正式标准预计将在今年中旬发布.对于5G的超短帧需求,目前业界还没有形成具体指标,预计可能在几百纳秒量级的水平.当前主要采用的技术方式包括以下三种：第一,最大限度地提升单设备的静态误差性能,将单个1588v2 的边界时钟设备的静态误差提升到10~15ns 的水准；第二,在5G 承载传输中运用 G.Metro 技术,实现对链路经过跳数的降低和时间传输精度的提升；第三,将小型化时间同步节点设备下沉至靠近5G 基站位置,这样也能大幅减少链路经过节点的跳数,进而实现对时间同步精度地提升.
2.4 端到端智能管控
5G 相较于4G 业务,将具有大规模连接、大流量和灵活调度的特征,而且考虑到中传段与回传段之间以及回传段本身都存在IP+ 光的异构网络协同需求,所以对管理运维也提出了新的挑战.在这种情况下,5G 承载传输网必须引入SDN 技术,对端到端进行智能管控.面向5G 业务,SDN 管控运维系统应具备如下功能：第一,全局管控,智能调度.系统可以对路径进行智能化计算,通过全局算路和调优来增强整网的宽带利用效率.第二,跨网协调,统一管控.基于SDN 的管控运维系统应能支持跨域协同,将原本不同网络间的人工协作转变成机器之间的自动交互,提升质效.
2.5 Flex E 与网络切片
对于网络切片的应用,无论是何种性质的网络以及管控机制,本质上都需要在分片网络之间做到一定程度的隔离.Flex E 在普通以太网的基础上定义了基于 N×5G 的多种子速率可配置、调整以及 Client 层的互连互通机制,是实现网络切片的主流技术方案之一,能够提供低时延、实时业务的IP承载网络.
三、5G 传输组网方案探讨
5G 网络中,室内基带处理单元(BBU) 被划分为中心单元(CU) 和分布单元(DU) 两个功能实体,所以承载网相对地也将被划分成为了前传、中传和回传三段.本文重点对前传和回传的组网方案进行探讨.
3.1 前传组网方案
当前,DU 和远端射频单元(RRU) 之间接口的标准化还未达成共识,只有待5G 的相关协议标准达到一定成熟后才能最终确地,相对地5G 前传组网也可以有多种技术方案选择,具体则包括以下几种：1. 光纤直驱方案.所谓光纤直驱就是采用光纤直连的方式,这种方案省略了传输设备,能够实现点到点的链型组网.显而易见,该方案具有组网结构简单、实现方便、能够快速部署和低时延的优点,缺点就是会消耗大量的光纤资源,而且网络保护机制方面还有待进一步完善和提升.2. 无源WDM 方案.无源 WDM 方案充分利用了波分复用特性,可以将多路波长复用到一根光纤进行传输,优点是能够节省光纤资源且时延较低,缺点是无线侧出彩光接口增加了无线设备的成本,应用范围受到较大程度的限制.此外,无源 WDM 方案的故障管理能力较差,通常都不具备线路保护,而且合分波器的引入也会增加插入损耗,使得传输距离大大缩短.3.OTN 方案.OTN 兼具SDH 和WDM 技术的优点,目前在干线、城域核心等层面取得了广泛应用.在基于OTN 的5G 前传组网技术中,RRU 和DU/CU 提供白光接口,接入OTN 设备客户侧,映射和复用成高速 OTN 信号并转换成彩光接口,波分复用后在光纤中传输,可支持点到点、链型、环形等多种网络结构.该方案的优点是组网方式非常灵活,而且可以有效节省光纤资源,并且具有较完善的OAM 和网络包含功能；缺点是成本和设备复杂性较高,能否满足5G承载传输网对超低时延的要求还有待进一步验证.4.WDM-PON 方案.WDM-PON( 如图1 所示) 是基于波分复用的无源光网络技术,最初的研发初衷是为了用于固定接入网,但随着4G/5G 承载需求的发展,当前业界已经开始考虑将该技术作为前传组网的方案之一来进行应用.该方案的优点主要体现在高宽带、低时延等方面,而且因为各波长相互独立的缘故,所以传输的可靠性较高；缺点就是商用化和标准化程度方面还有所不足,而且缺少网络保护.
以上所介绍的前传组网方案各有优缺点,在实际部署时,应综合考虑各种实际情况和业务需求,选择最恰当的前传组网技术.
3.2 回传组网方案
5G 的回传组网主要有基于灵活通道技术和灵活接口技术的ODUFlex+Flex O 方案,以及灵活以太网(Flex E) 方案.前者可以支持10G、40G、n×25G、100G 和 200G 等任意通道化接口,能够按不同的ODUk 颗粒进行隔离切分,共享相同的物理端口和光纤链路；后者能够很好地满足网络分片的应用需求,其在第2 的第5 小节部分进行了详细说明,这里不再赘述.
整体而言,ODUFlex+Flex O 方案相对成熟,但功能和结构需要进一步简化,而Flex E 技术目前主要集中在接口化领域,将其演化成完善的组网技术还需业界进行全力推动.
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