5G无线接入网络架构设计探讨

◆由宗铭

5G无线接入网络架构设计探讨

◆由宗铭

（广东省电信规划设计院有限公司 广东 510630）

随着5G逐步推广应用，无线接入网络架构设计也需要进行相应的改造，通过先进、智能灵活的网络架构，承载5G新技术，可充分发挥5G网络的性能。同时，5G网络架构设计需要遵循实用性原则，应设计容纳量较大，且可满足异构、空口接入技术以及功能多元的网络架构。该架构基于2G、3G、4G网络进行设计，相关人员要学会扬长避短，使复杂的网络架构运用优势更显著。另外相关人员还应明确该种架构的关键性能指标，以制定合理的设计方案。

5G；无线接入网络；架构设计；

0 引言

相比其他的信息技术，5G技术所依赖的网络覆盖场景一定很广阔，在这种条件下，室外的网络架构及业务覆盖率会变大，范围也会变广，室内的热点数量会变多，在采集、传递数据方面，速度会有很大程度提高，消耗的能量却会减少，低时延优势更加显著，所以5G技术下的信息网络架构运行会更加安全可靠。本文主要针对5G无线接入网络架构设计进行探讨。

1 5G无线网络关键性能指标

基于用户对5G无线网络功能与覆盖场景的期待与要求，相关人员要明确相关的设计关键性能指标，如时延性、耗能、传递效率、移动效果等，这些指标不仅针对5G无线网络，还针对其他的4G、3G等，但1G-4G技术在此方面的表现皆有很多进步发展空间，相关人员可以在其基础上大力优化关键性能指标，使技术的发展空间得到弥补，这便是5G网络架构设计的基本目的。具体的关键性能设计指标有6点：

（1）移动性。5G无线网络不仅要满足移动端用户需求，还要满足各种移动交通方式的需求，如飞机、地铁等，这些交通方式也需要借助5G技术采集相关的交通信息[1]。5G移动通信系统要在移动性能方面表现出最大优势，使其对非移动场景同样适用。

（2）时延。时延性能是5G技术必须要改进优化的点，只有提升时延性能，数据从传输到接收或到确认之间的时间间隔才能最短，这意味着数据传输速率会上升，相关人员还要在提高时延性能的同时，保证信息传输质量。在改善时延性能方面，相关人员还要从网络拓扑结构优化设计方面入手，使相关的业务、网络负荷满足网络架构要求，还要提升传输资源本身的质量，以保证其传输顺利。

（3）用户感知速率。在5G时代，信息传输速率会提升，用户的感知速率也会提升，该技术主要服务相关的移动用户，相关人员还要将该项内容作为关键设计指标，使用户获得的MAC层用户面数据传送量得到保证。

（4）峰值速率，主要指5G技术条件下网络架构所能承担的最大业务速率，提高该速率，网络架构对业务的容纳量会增加，处理能力也会提升。

（5）连接数密度。主要指单位时间内连接的设备最大数量，只有提高该指标，5G才能容纳更多的用户。

（6）流量密度。提高该指标数值，数据传输效果会更加显著。在低能耗原则下，相关人员要使5G网络能应用最少的能量，传送最多的数据，切保证传输效率。相关人员可采用D2D等技术来满足此要求。

2 5G无线网络架构设计原则

5G无线网络架构设计原则主要包括以下几条：

（1）智能化程度高。5G无线网络架构不仅要满足基本的承载、传输运行等功能，还要在运行中具有高度的自控能力，并在网络出现异常时，自动分析数据，及时控制网络，避免造成更大的影响[2]。该网络架构覆盖范围较广，相关人员还要确保架构对所有的覆盖面和热点都能起到良好掌控作用。在承载功能与控制相分离要求下，5G网络架构设计必须向智能化方向靠拢。

（2）架构配置灵活性高。5G网络架构移动性强，所以应用场景也会呈现多元化特点，不同场景对架构功能要求不同，相关人员还要使架构配置具有一定的灵活性，这意味着网络架构有很多可调控空间，当网络应用场景发生变化后，架构中的物理节点和网元便可随时作出调整。

（3）减少架构建设和运维成本。5G不仅代表一种新的信息技术，还代表庞大的信息工程项目，要将其从设计转化为建设施工成品，需要花费大笔资金，在5G网络架构运行期间，相关人员还要花费大笔维修成本来保持架构的安全性。为了减少成本，相关人员应提升设计水平，使架构功能和性能都实现，还要提高其运行的可靠性，避免运行错误。

3 5G无线网络架构设计方案

根据5G无线网络的覆盖应用场景，相关人员应从架构的连接形式、平台建设、承载方式以拓扑结构建设等方面入手，设计合理的网络架构设计方案。

3.1 连接形态多样化

在5G网络架构连接数密度增大的条件下，架构连接的设备量会增大，其对各种业务的容纳量也会增加，不同业务或不同设备的节点连接形态不同，所以5G网络架构的连接形态、连接形式和接口都要表现出多元化特点，以使中继通信以及基站设备连接等目标实现[3]。这些目标的连接状态都不同，链状连接、网状连接、伞状连接以及点对点连接是重要的连接形式，相关人员要基于这些连接要求，设计相关结构。

3.2 平台多样化

5G网络架构面对的业务数量、种类以及特殊业务量都很多，这些业务需要在不同的平台中进行，相关人员务必要保证平台建设质量以及平台多样化。在设计中，主要通过增加网关、终端来解决问题，相关人员可以将集成技术不同的网关等添加到合适的位置中。这些平台在架构中的表现形式有基站、设备等，基站主要有BBU+RRU分布式基站、室内外基站等，设备主要包括可以满足用户要求的设备以及网关设备，这些设备具有很强的控制功能，可以使架构功能顺利实施。在这些设备平台中，不仅有专门处理日常业务的专业平台设备，还有虚拟化平台设备，后者主要在特殊业务处理中发挥作用。这些设备平台不仅在功能方面表现不同，在功率方面也表现出差异。其中BBU+RRU的分布式基站以及室内外基站的运行功率较大，其余的智能终端等应用功率较低。这些平台设备遍布整个网络架构，其与用户间距不同，相关人员也可以基于此点，设计不同的平台。

3.3 承载方式多元化

信息传输场景不同，其对承载方式的要求也不同，所以架构的承载方式会呈现出多元化特点。无线传输和有线传输虽然对承载介质的要求不同，但其都能满足承载传输任务，其中无线承载会受到带宽限制，有线承载优缺点与无线承载恰好相反[4]。这两种承载技术都要应用在无线网络架构设计中，以满足不同场景业务要求。

3.4 拓扑结构设计

在5G网络架构中，网络频段表现出高度化特点，集成的技术、建设的基站数量与功能也越来越多，为了使这些新型变化顺利落实，相关人员需要优化设计拓扑结构，使其表现出多元化特点以及灵活性高特点，如此网络架构即使面对不同的应用环境，其节点也能表现出良好的层级关系[5]。

4 结语

本文介绍设计5G网络的关键性能指标，考虑了兼顾实用性和无线网络架构要遵循相关原则，再根据不同业务需求，制定了多种网络设计方案，满足业务对热点布局的差异性。在未来的5G无线网络架构设计方案中，可能会遇到一些现实问题，相关人员还要在多次试验中，找到方案优化点，使网络架构作用优势更佳，并保证业务拓展过程中的安全性与可靠性。

[1]李文璟，王智立.网络管理原理与技术[M].人民邮电出版社，2008．

[2]张璐.5G无线接入网络架构设计分析[J].信息通信,2018.

[3]周华.对5G无线接入网络架构设计的思考[J].中国新通信,2018.

[4]周宏成.5G无线接入网络架构设计[J].电子科学技术,2017.

[5]李忠麟,闫晓萍.第五代移动通信系统的设计架构[J].信息系统工程,2016.

[6]周逸凡,赵志峰,张宏刚.基于智能SDN面向5G的异构蜂窝网络架构[J].电信科学,2016.