5G时代接入网传输设计初探

汤磊

面向2020年，移动通信技术和产业将迈入5G阶段。接入网传输设计是支撑5G业务发展的基础，本文在5G业务接入网传输需求的基础上，简述了5G组网的几种传输设计方案。

一、5G网络简述

随着通信行业高速发展，国内移动通信技术从满足最初用户语音业务需求发展至今满足速率为：100Mbps-1Gb移动宽带业务需求，伴随5G时代到来新增多样化指标、移动互联网、物联网（万物互联）等接入需求。

在即将到来的2020年和未来十年内，随着5g时代对到来，多样的业务需求会对国内移动数据流量将出现井喷式爆炸增长。

围绕5G关键资源获取、国际规则制定的博弈也日趋尖锐复杂。基于话语权和网络安全的考虑，各国政府积极谋求掌握发展主动权，加快5G产业发展布局，适时推出发展战略以释放数字红利。

未来，5G将广泛地应用在个人穿戴、居家生活、休闲娱乐和云端办公，以及工业、农业、医疗、教育、交通、金融和环境等各行业领域。

（一）5G业务特性及挑战

1、用户体验速率

3D超高清视频（8K）视频最基础的传输速率要求达到96Gbps，经百倍压缩后的8K视频最基础的传输速率也需要960Mbps。

2、接入密度

增强现实VR/AR、高清语音等业务需要进行实时交互，对用户的上下行传输速率提出严格要求。

3、低时延

要求达到无感知级别，轻触及达。要求基本时延控制在10ms内。

（二）5G时代业务典型场景

GB/秒比特通信、无人自动驾驶3D、超高清视频、移动医疗、高清语音、云办公娱乐、智能家居、增强现实VR/AR、自动化工业、智慧城市、智慧校园。

二、5G网络对传输的需求

基于5G业务特性对接入网承载需求提出更高的要求，各项指标要求如表1：

5G典型应用场景的性能要求如表2所示。

4G与5G关键指标感性认识如表3所示。

三、5G网络的接入组网

一般来说，在无线通信范畴内，接入网指的无线接入网（Radio Access Network）。现如今，手机是我们不可或缺的一部分，接入网的功能就是将所有的客户端都连接在一起，基站就是汇聚的节点。

从始至终，通信网络的架构组成是：客户端-接入网-承载网-核心网，信息流在这4个组成内双向传递，本质过程也就是编码解码、调制解调、加密解密。

一个基站通常包括BBU、RRU、馈线以及天线。在早期，所有的传输设备与供电单元，是集中安装在一個机柜或机房内的。在长久的使用过程中，为了适应不用场景的需求，我们首先就是把BBU和RRU拆分了。BBU任然安装在机柜内，RRU被挂在机房的内墙上。再往后期发展，RRU被搬到了天线的身边（所谓的“RRU拉远”），这样我们由无线接入网（RAN）转变为了分布式无线接入网（D-RAN）。

通过试点使用，我们发现D-RAN模式的多种优点：缩减RRU与天线的馈线长度；减少馈线的传递损耗；降低馈线成本；另一方面可以更加灵活的规划网络结构，RRU与天线的集成由于体积的缩小，不在受限于不同场景的安装工艺需求。

但运营商在D-RAN的建设中任然承担着巨大的成本压力，为了安装BBU与相关的配套设备包括电池组、空调，需要租赁或建设大量的室内机房或方舱。在这种压力下之下，运营商推出了C-RAN的解决方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN，集中化无线接入网。这个C不仅代表集中化（centralization），还代表了：运化（cloud）、协作（cooperation）、清洁（clean）。BBU的集中堆叠我们可以很形象的称之为——基带池。集中化的C-RAN建设，可以有效地解决了前文所说的成本问题。意味着运营商可以把资金更多的投入到基站、基础设备、电费上，减少建设、购置、租赁机房与方舱的巨大成本。并且分散的BBU变成集中的基带池后，可以有效的统一管理和调度。

在5G网络中，接入网被拆分重新构建为以下3个功能实体，如表4所示。

要实现已上功能，有一个关键概念——切片，本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景。

依据第五代移动电话行动通信标准提出的相应要求，CU、DU、AAU均可以采用分开部署或者集中部署的方式，所以，跟据所采取的部署方式将会出现多种网络部署姿态，如表5所示。

四、5G网络的几种传输设计方案

5G网络的站址密集程度远超传统基站，物理站距大概为200米左右。这对传输资源是一大考验，对接入网的传输设计也是一项考验。现根据5G的密集接入特性，接入网传输设计一般有以下几种方案：

（一）物理站直接接入光交

通过光缆就近接入综合业务区光交，或者小区宽带光交，通过光交资源跳纤至5G信源点即C-RAN机房（后续信源点均用此代之）。此方案对现网的光交资源要求较高，需要保证各光交至C-RAN机房的光缆通路是畅通的。二是需要保证现有纤芯的质量能满足传输需求。

此方案可以用光交与光交的综合业务区网络进行跳纤，实现传输接入。此方案适合综合业务区成型，且光交光缆资源丰富的区域，如密集城区，县城，密集商业区等场景。

（二）物理站直接接入基站

通过光缆直接接入现有基站，如果基站有C-RAN机房，则可直接开通。如果C-RAN机房，则可通过基础传输网跳纤至有C-RAN机房，实现业务的开通。

此方案适合综合业务区不成熟，但基础传输网络资源丰富的区域，如一般城区，乡镇等场景。

（三）物理站直接接入机房

通过光缆直接接入现有机房，通过机房内信源直接开通，如机房不是C-RAN机房，未布置5G信源，可升级为C-RAN机房实现开通。如无法新增5G信源，也可以通过机房光缆跳纤至C-RAN机房，实现业务的开通。

此方案适合传输资源一般，基站密度不足，业务流量不高的地区，如偏远乡镇，农村等场景。

五、结语

本次探讨的接入网传输设计方案只是初步的几种方案，具体设计受现场的局限性很大。传输设计不但要考虑环境的因素，资源的因素还要考虑人文的因素。只有充分的考虑了这几点我们的设计才不会出现被设计，无用设计等状况。

在5G的时代，接入网的传输设计是一项重要的工作，因此我们需要不断的学习探索不同的设计思路与方向。只有在不断的探索学习中我们才能有新的进步与突破，才能在未来的5G时代找到我们存在的与追求的价值。

作者单位：普天信息工程设计服务有限公司