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摘要：5G通信技术是指第五代移动通信技术，在此前经历了1G、2G、3G、4G的技术的更新换代，每一代技术的升级，都从本质上改变了通信技术的服务功能。本文对5G承载网络实现低时延、高可靠性的网络承载性能所面临的技术挑战进行分析，并提出通过通信网络技术的知识来实现技术挑战的可行路径。希望此文中涉及的理论知识可以帮助到5G承载网络商用落地后的技术维护与升级，保障5G承载网络的建设。
关键词：5G承载网络;低时延技术;通信网络技术
前言：通信技术的发展是具有功能跨越性的，4G时代更是将传输速度以几何倍数提升，带动了整个互联网行业的发展。在信息爆炸的时代特点所带来的社会需求下，5G通信技术随之问世，然而5G通信技术的全面发展普及仍然还需要一段时间来不断完善。因此，分析5G承载网络在低时延高可靠性方面的技术挑战并通过技术加以解决是十分迫切的。
1.实现低时延高可靠性的5G承载网络的技术指标
5G通信技术包括了三个主要类型：增强型移动宽带（eMBB）、物联网（mMTC）、关键业务型服务（uRLLC），它的网络网络承载需求相比于4G更加苛刻。那么结合5G通信技术的应用场景来看，它至少需要满足以下技术指标来实现低时延、高可靠性的技术特点：
在空中接口传输时延不超过1ms的传输条件下，达到理论上10-20Gbit/s的数据传输效率，以满足实时交互和大数据流量的通信应用;在动态用户密集的覆盖区域，需要使每个用户个体可以保持在不低于100Mbit/s的传输速率水平，且平均流量密度要达到10Mbps/m2以上，以满足用户的基础生活与业务数据接收需求;同时为满足交通需求，还要实现500Km/h的移动速度下可以正常使用[1]。
2.低时延高可靠性的5G承载网络面临的技术挑战
而实现低時延高可靠性的技术指标，5G承载网络的建设还需面临两个方面的技术挑战：一是设备技术挑战，二是组网架构模式的技术挑战。
2.1设备技术挑战
高速且低时延性能的发挥，不仅需要在设备上提高计算处理能力以降低时延，还需要在光缆通信设备所组成的网组拥有极高的传输带宽。在降低通信设备串行时延上方面，选用OTN技术方案已经可以达到400G超高速传输的理论传输速度，因此在5G通信技术中，可以选择OTN技术方案来进行数据传输。但是OTN技术方案并不能灵活设置带宽，且它主要是针对大颗粒高速率业务数据进行传输的，对低速率小颗粒的业务数据的承载效率并不尽人意。这是因为在OTN传输技术方案中的设备光通路中，数据单元（ODUk）只能以它预设好的基础标准容量进行传载，这样的规格下，OTN只在承载大颗粒度的业务数据时会起到高速传输效果，而小颗粒的业务数据在承载网络的利用率始终无法得到有效提升。而5G技术的应用情境不只包含了大颗粒业务，还包含了小颗粒业务，因此5G承载网络全面实现高速低时延的性能，还需要面临能实现多接口灵活接入GSM基站的设备技术问题。
解决措施：可以通过设备升级拓展与加设来实现灵活接口对接，灵活接口对接有两个技术规格，在设备技术选择上既可以选择以光传输作为传输手段的FlexO技术，也可以选择以以太网技术作为基础的FlexE技术[2]。在设备组网模型上采用OTN+FlexO/FlexE的方案模式，再结合ODUflex非固定带宽调节技术，在用户端口根据实际的业务需求灵活设置带宽，这样的设备技术优化便可以实现对大颗粒与小颗粒不同类型的各种业务数据根据用户需求进行低时延的高效传输。
2.2组网结构技术挑战
为满足5G通信技术的的技术指标要求，需要将4G网络功能中的BBU功能进行拆分，以CU和DU两个独立的实体功能进行数据处理，其中CU功能负责非实时性的无线高层协议进行集成处理，而DU功能负责实时性需求与物理层面需求的数据处理，这两个独立的实体功能区再并入到5G RAN组网结构中。在5G RAN组网结构分为前传、中传、回传三个部分，在核心网与无线网的部分采用数据上传至云端计算、边缘化计算、核心网功能下沉分散的方式减轻核心网与无线网的计算压力，来实现5G通信技术低时延的功能。OTN技术方案在光纤通道上采用光层电层分离，共用复芯的结构，在光纤通道上可以加设故障检测设备以保证其安全性，虽然理论上OTN技术方案有着一定程度的故障自检功能以提供电路保护，但在实际的组网架构中却发现，OTN的环网保护效果极为有限，仅能提供断路故障的预警，且它实现故障检测功能的遥控射频单元作为后接入的元件并入线路之中，光缆路由的结构单一，并不能有效进行防护，还会因为元件安装使接入点成为线路的薄弱处与故障易发点。因此在实现低时延功能后，如何优化组网架构结构以提供承载网络的安全稳定性成为了5G承载网络普及前需要迫切解决的技术难题。
解决措施：
5G承载网络在组网结构上的优化可以在业务密集的区域以备用回路的形式预防主光缆线路的故障带来的承载稳定性问题。在组网的结构上采用环型网格的网组架构结构，将CU与DU功能单元一同并入接入机房，再从接入机房中向出引出光缆线路，根据业务密集度来调整网格网孔的大小，网孔密集的地方为业务量较大的区域，一旦某处光缆发生故障影响数据传输时，可以接入备用回路方案，将光缆故障点以前的线路绕开故障点接入其他网格，避免因为一处组网故障使整个5G承载网络的组网陷入瘫痪。环形网格备用回路的架构模式很大程度上给5G RAN组网的后期维护带来了便捷，可以以网格为单位进行管理维护，既可以明确责任区分，也给突发故障预留出了处理空间。通过优化组网架构的结构可以给5G承载网络提供运行的可靠性。
结论：综上所述5G承载网络想要实现低时延性与高稳定性，需要面临设备技术与组网结构技术两个方面的技术挑战。为了使5G能够更好地普及发展，需要从业技术人员从光缆资源保护与新型通信技术两个方面对5G承载网络进行优化设计，5G承载网络不光要满足低时延的业务需求，也要在技术得当，优化合理的组网结构中得到稳定性的保障。
参考文献
[1]刘振宇.低时延高可靠性的5G承载网络挑战分析[J].中国新技术新产品，2020（17）：36-37.
[2]刘金磊.低时延高可靠性的5G承载网络挑战和实现[J].电子技术与软件工程，2019（13）：12.
关键词：5G承载网络;低时延技术;通信网络技术
前言：通信技术的发展是具有功能跨越性的，4G时代更是将传输速度以几何倍数提升，带动了整个互联网行业的发展。在信息爆炸的时代特点所带来的社会需求下，5G通信技术随之问世，然而5G通信技术的全面发展普及仍然还需要一段时间来不断完善。因此，分析5G承载网络在低时延高可靠性方面的技术挑战并通过技术加以解决是十分迫切的。
1.实现低时延高可靠性的5G承载网络的技术指标
5G通信技术包括了三个主要类型：增强型移动宽带（eMBB）、物联网（mMTC）、关键业务型服务（uRLLC），它的网络网络承载需求相比于4G更加苛刻。那么结合5G通信技术的应用场景来看，它至少需要满足以下技术指标来实现低时延、高可靠性的技术特点：
在空中接口传输时延不超过1ms的传输条件下，达到理论上10-20Gbit/s的数据传输效率，以满足实时交互和大数据流量的通信应用;在动态用户密集的覆盖区域，需要使每个用户个体可以保持在不低于100Mbit/s的传输速率水平，且平均流量密度要达到10Mbps/m2以上，以满足用户的基础生活与业务数据接收需求;同时为满足交通需求，还要实现500Km/h的移动速度下可以正常使用[1]。
2.低时延高可靠性的5G承载网络面临的技术挑战
而实现低時延高可靠性的技术指标，5G承载网络的建设还需面临两个方面的技术挑战：一是设备技术挑战，二是组网架构模式的技术挑战。
2.1设备技术挑战
高速且低时延性能的发挥，不仅需要在设备上提高计算处理能力以降低时延，还需要在光缆通信设备所组成的网组拥有极高的传输带宽。在降低通信设备串行时延上方面，选用OTN技术方案已经可以达到400G超高速传输的理论传输速度，因此在5G通信技术中，可以选择OTN技术方案来进行数据传输。但是OTN技术方案并不能灵活设置带宽，且它主要是针对大颗粒高速率业务数据进行传输的，对低速率小颗粒的业务数据的承载效率并不尽人意。这是因为在OTN传输技术方案中的设备光通路中，数据单元（ODUk）只能以它预设好的基础标准容量进行传载，这样的规格下，OTN只在承载大颗粒度的业务数据时会起到高速传输效果，而小颗粒的业务数据在承载网络的利用率始终无法得到有效提升。而5G技术的应用情境不只包含了大颗粒业务，还包含了小颗粒业务，因此5G承载网络全面实现高速低时延的性能，还需要面临能实现多接口灵活接入GSM基站的设备技术问题。
解决措施：可以通过设备升级拓展与加设来实现灵活接口对接，灵活接口对接有两个技术规格，在设备技术选择上既可以选择以光传输作为传输手段的FlexO技术，也可以选择以以太网技术作为基础的FlexE技术[2]。在设备组网模型上采用OTN+FlexO/FlexE的方案模式，再结合ODUflex非固定带宽调节技术，在用户端口根据实际的业务需求灵活设置带宽，这样的设备技术优化便可以实现对大颗粒与小颗粒不同类型的各种业务数据根据用户需求进行低时延的高效传输。
2.2组网结构技术挑战
为满足5G通信技术的的技术指标要求，需要将4G网络功能中的BBU功能进行拆分，以CU和DU两个独立的实体功能进行数据处理，其中CU功能负责非实时性的无线高层协议进行集成处理，而DU功能负责实时性需求与物理层面需求的数据处理，这两个独立的实体功能区再并入到5G RAN组网结构中。在5G RAN组网结构分为前传、中传、回传三个部分，在核心网与无线网的部分采用数据上传至云端计算、边缘化计算、核心网功能下沉分散的方式减轻核心网与无线网的计算压力，来实现5G通信技术低时延的功能。OTN技术方案在光纤通道上采用光层电层分离，共用复芯的结构，在光纤通道上可以加设故障检测设备以保证其安全性，虽然理论上OTN技术方案有着一定程度的故障自检功能以提供电路保护，但在实际的组网架构中却发现，OTN的环网保护效果极为有限，仅能提供断路故障的预警，且它实现故障检测功能的遥控射频单元作为后接入的元件并入线路之中，光缆路由的结构单一，并不能有效进行防护，还会因为元件安装使接入点成为线路的薄弱处与故障易发点。因此在实现低时延功能后，如何优化组网架构结构以提供承载网络的安全稳定性成为了5G承载网络普及前需要迫切解决的技术难题。
解决措施：
5G承载网络在组网结构上的优化可以在业务密集的区域以备用回路的形式预防主光缆线路的故障带来的承载稳定性问题。在组网的结构上采用环型网格的网组架构结构，将CU与DU功能单元一同并入接入机房，再从接入机房中向出引出光缆线路，根据业务密集度来调整网格网孔的大小，网孔密集的地方为业务量较大的区域，一旦某处光缆发生故障影响数据传输时，可以接入备用回路方案，将光缆故障点以前的线路绕开故障点接入其他网格，避免因为一处组网故障使整个5G承载网络的组网陷入瘫痪。环形网格备用回路的架构模式很大程度上给5G RAN组网的后期维护带来了便捷，可以以网格为单位进行管理维护，既可以明确责任区分，也给突发故障预留出了处理空间。通过优化组网架构的结构可以给5G承载网络提供运行的可靠性。
结论：综上所述5G承载网络想要实现低时延性与高稳定性，需要面临设备技术与组网结构技术两个方面的技术挑战。为了使5G能够更好地普及发展，需要从业技术人员从光缆资源保护与新型通信技术两个方面对5G承载网络进行优化设计，5G承载网络不光要满足低时延的业务需求，也要在技术得当，优化合理的组网结构中得到稳定性的保障。
参考文献
[1]刘振宇.低时延高可靠性的5G承载网络挑战分析[J].中国新技术新产品，2020（17）：36-37.
[2]刘金磊.低时延高可靠性的5G承载网络挑战和实现[J].电子技术与软件工程，2019（13）：12.