5G传输网建设需求与组网技术解析

苏 楠，赵 斌

（中国广电四川网络股份有限公司，四川 成都 610042）

0 引 言

随着以第五代无线通信技术为核心的网络架构在广播电视领域的建设与应用，信号传输速率、效率均得到了极大提升，为智慧台站的建设打下坚实基础。5G传输网是交换网、数据网和支撑网的基础网络，并承担着连接5G无线接入网和核心网的功能，具备灵活调度、组网保护和管理控制等功能，同时提供带宽、时延、同步以及可靠性等方面的性能保障[1]。结合5G传输网的应用场景与运用方式，如何高效发挥5G通信网络技术优势，进一步提升网络运行能力，需要深入解析5G传输网的建设需求及组网技术。

1 5G传输网建设的基本需求

1.1 前传组网

与4G通信网络技术相比，5G通信网络技术对承载网络在带宽、时延、同步、可靠性以及灵活性等方面提出了更多的需求。依据第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）的规范定义和业界的发展方向，作为承载网的重要组成部分，集中式无线接入网（Centralized Radio Access Network，C-RAN）架构下5G前传组网建设的需求包括以下几点：一是数据接口和速率，标准化25 Gb/s增强型通用公共无线电接口（enhanced Common Public Radio Interface，eCPRI）是主流技术选择；二是时延，应具备低时延特性，前传时延单向不超过100 μs；三是同步，应支持同步信号传输，满足5G通信网络基本业务±1.5 μs的同步要求；四是光功率预算，支持5G通信网络前传技术方案所对应的链路光功率预算要求；五是管理，支持设备管理、业务配置和监测、故障诊断等管理功能。此外，单纤双向传输技术等有利于节约前传网络的光纤用量，降低成本[2]。

现阶段，前传组网的设计与建设主要是通过运用信息化系统设计实现集“传、享、调、控”等于一体的智慧系统。该指挥系统能够有效兼容原分系统的业务模式，并支持业务拓展、数据调用、远程控制以及智慧运维等功能，所有业务工作能够在智慧系统内独立完成。

1.2 回传协同

回传（Backhaul）指无线接入网连接到核心网的部分，有效协同是信号回传的最终目标[3]。相比4G通信网络，5G通信网络能够通过不断调整传输节点，大幅提升网元间的互传流量，并在所有的节点上安装虚拟机，通过接口对外实现回传协同。此外，通过回传协同，能够始终保持在网络信号传输过程中不经过核心节点，即所需的无源光纤网络（Passive Optical Network，PON）组件数量少，从而减少相应的故障点，较好地降低了网络维护难度与成本。

1.3 低时延

1.3.1 5G前传组网时

HARQ LOOP的架构下，在5G通信网络技术应用场景中实现超高可靠和超低时延通信（ultra Reliable Low Latency Communications，uRLLC）需要将时延限制在0.5 ms以内，这是5G传输网设计建设的重要需求之一[4]。

1.3.2 5G回传组网时

5G通信网络控制信道的增强移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）业务需要将时延限制在10 ms以内，在自动化和智能化要求更高的业务领域，时延标准逐步提高至在1 ms以内。

2 5G建设的实践设想

5G通信网络建设中最具代表性的是5G微波广播电视干线的设计与建设，通过5G微波技术的模块化优势，打造综合业务数据承载网，实现传统微波干线的改造，有效支撑智慧广电建设。5G微波传输干线网的拓扑结构如图1所示。

图1 5G微波传输干线网的拓扑

在5G微波传输干线网的建设中，通过应用分体式架构，可以将基带业务单元部署于机柜，将射频单元上塔，两者的结合处以同轴电缆相连接，综合业务经处理后可直接混传[5]。该建设实践设想可以通过信号处理技术有效降低功率损耗，且便于软硬件的拓展。5G传输网微波模块的基础架构如图2所示。

图2 5G传输网的微波模块的基础架构

现阶段，国内约75%的5G传输网微波模块已经逐步升级至为分体式，大幅提升技术运维便利性和智能性的同时，为5G传输网组网技术的推广应用奠定了基础。

3 5G传输网组网的技术解析

由于广电业务综合性的现实情况，在实际5G通信网络应用场景中对于各种组网模式的标准化尚未统一，尤其在前传、回传等方面。因此，5G传输网组网技术应用的选择需要侧重于解决接口标准化问题。

3.1 前 传

3.1.1 光纤直驱

该技术以点到点的接入方式解决电信号无法长距离传输的问题，即通过光纤连接路由器完成集中承载、调度、传送[6]。该技术在传统4G通信网络的前传组网中较常使用，但实际运行中系统管理不及时以及运营成本较高等情况比较严重，因此对于网络稳定性要求更高的数据传输场景适用性不强。

3.1.2 Open-WDM

通过部署中等波分复用（Micro Wave Division Multiplexing，MWDM）彩光模块、局端半有源波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）设备及板卡、远端无源合分波器、可实现服务器级集中式网管的网管系统，可有效解决5G传输网前传组网无管控、无保护、故障定位难、业务维护难的痛点，同时也破解了前传资源管理、光纤资源紧张、低成本需求等难题。技术路线如图3所示。

图3 5G前传C-RAN场景下Open-WDM的技术路线

利用半有源波分Open-WDM技术实现前传组网，具有以下优点：一是光传输系统只需要1+1热备份，系统备份简单、可靠性高，节约光纤资源的同时也保证了网络建设的可行性；二是支持无源WDM与有源WDM间的多级连接，主用/备用光纤合理搭配、组网方式更加灵活，适用于当用户接入信息点分散，光纤资源比较短缺的场景；三是实现了主用/备用信号传输链路的分离，能够有效降低信号间的串扰以及对终端的影响，从而减轻了技术运维的工作量，并提高了重点区域的网络安全性[7]。

3.2 回 传

根据5G传输网的回传需求，回传组网技术主要区分为2个方面。一方面是ODU Flex+Flex O。为有效应对CU和核心网之间的网络连接问题，提高接口数据传输速率，采用灵活通道、灵活接口技术实现回传组网，支持可变速率的客户端需求。另一方面是Flex E。以Shim以太网结构为基础，对传输网前传与中传组网的分接、复接等部分进行以太网增强技术处理，自动调整不同的Client接口数据可以根据客户端通道，为5G传输网综合性业务的智能隔离创造条件[8]。

4 结 论

为了满足5G传输网的设计与建设要求，提升网络实际运行能力，需要有效梳理5G传输网的建设需求，并进一步解析前传及回传组网技术。通过对5G传输网建设实践的设想，实现在关键点上5G技术的应用创新，进而为5G技术在广电领域应用的全面推广奠定坚实的基础。