基于5G超实时的网络传输技术探析

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:宋洪涛
[导读] 摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,人们生活需求日益增长,4G网络已经难以满足现阶段人们的需要,5G网络的产生取代了4G技术,其发展逐渐趋于成熟。
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        摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,人们生活需求日益增长,4G网络已经难以满足现阶段人们的需要,5G网络的产生取代了4G技术,其发展逐渐趋于成熟。面对网络传输问题,应对5G超实时的网络传输技术加强实践及研究,了解其信息传输情况。文章对5G超实时的网络传输技术发展、5G超实时的网络传输技术优势以及5G超实时的网络传输技术进行相关研究。
        关键词:5G超实时;网络传输技术
        引言
        计算机网络与通信技术的不断发展为人们提供了很大的便利,人们各种各样的需求因此而得到满足。例如,通过5G超实时网络传输技术的应用,满足了人们实时互动游戏、紧急事件监控、远程医疗等超实时业务的时延需求。为了使超实时网络传输技术能够不断满足人们日益增长的需求,超实时网络传输技术已经成为社会各界技术人员关注和研究的重要课题。
        1  网络传输技术的内涵
        网络传输是指以网络传输协议为基础,用一系列线路进行调整的通信过程,线路主要是指双绞线、光纤。而网络传输本身需要介质,即网络在运行过程中,信息发送方以及接收方中间的物理通路,对互联网数据传输会有一定程度影响,对网络数据传输也会产生很大影响。目前比较常用的传输介质主要包括光纤、同轴电缆、无线传输媒介、双绞线。网络协议就是互联网信息管理规范。就仿佛人与人之间交往,需要有一个固定的规矩或是规范来产生束缚作用,计算机互相之间传输也应遵循一定的规则。传输技术会对各种传输信道进行利用,发挥能力,进而组成传输系统,确保信息得到比较可靠且安全的传输。信道可以分为无线以及有线信道,信道不同,各自适应的范围也会存在差异,频率范围也不尽相同,通过一定的调制作用,使到达各自之前给定频率范围,使得信息得到有效的传输。全国通信数据量提高,超实时场景已经与现代发展出现隔阂,已难以满足部分人员的需求,如在物联网中,会出现紧急事件监控场景,资源分配以及调度方式,对物联网紧急事件已经无法进行有效处理,这样的话,就没有办法达到物联网情境下对50ms时延的要求。一般来说,超实时的网络传输技术的基础端到达端时延内容,有两个部分:一种是非接入层的控制面时延以及用户面时延;另外一种是网络接收端以及发出端的空口控制面时延与用户面时延。
        2  建设5G的相关需求
        2.1  带宽
        5G传输网络的运行需要建立在比4G更为苛刻的网络资源及配套设施设备,对于带宽及频谱要求相对较高,因此,需要在原有技术基础上借助通信行业技术手段进行新技术的研发和分析。5G覆盖范围必将是空前的,所以,5G建设规模和后期基站及数据中心配套设施的建设范围也是巨大的。4G时代运营商的带宽约6-10T,待5G时代运行平稳后其带宽能达到17T以上,可见网络升级对于带宽需求的挑战是十分巨大的。如何能在未来的运行环境下稳定、高效运行,需提升带宽,以满足5G传输网络需求。
        2.2  延时
        对于消费者来说,网络使用情况会影响到用户体验,时延越长,客户满意度会越低,因此,网络延时对于消费者和运营商来说都是十分关键的。根据相关标准规定,网络延时容许在一个范围之内,且此标准范围的单位为毫秒级别,对于用户来说毫秒级别的时延是可以容忍的,因为对于消费者来说基本是没有感知的。5G时代的到来,消费者及各行业均抱着很高的期望,故传输网络延时势必要满足消费者使用需求,网络传输质量必须严格按照规范要求执行。
        2.3  灵活性
        5G传输网络的组网结构是按照不同层次建设的,各层次间的衔接和兼容性要求是很高的,但为了后期组网结构的更改、扩容、割接等操作,需对组网结构的灵活性提出要求。网络结构的灵活性需建立在设备及配套设施上,因此,需要在设备选型、综合布线、电源配套等多个方面同时着手,用以实现灵活性这一目标。例如,对于数据中心来说,IT负载的供电方式需要多重保障,同时也需要满足灵活性的要求,所以对PDU上端的列头柜配置一路市电一路UPS或者HVDC,这样做的目的一来保障末端负载正常运行,第二可以灵活搭配,用以满足末端IT负载用电需求。


        3  5G超实时的网络传输技术
        3.1  频谱利用技术
        我国移动通信频率频率短缺矛盾突出。4G及以前LTE系统工作频段主要在3GH以下,随着目前通信用户激增以及通信速率大幅提升,频谱资源变得极为拥挤,而在6GH以上高频段具有连续的大带宽频谱资源,毫米波频段可满足5G对更大容量和更高速率的需求,传送高达10Gbit/s及以上速率的数据业务。高频通信频段越高,信道传播路径损耗越大,因此小区覆盖半径将大大缩小。在一定区域内基站数量将大大增加,即形成UDN。频谱共享技术目前得到关注,频谱共享技术具备跨不同网络或系统的最优动态频谱配置和管理功能,具备智能自主接入网络和网络间切换的自适应性功能,从而能够实现动态、高效、灵活的频谱使用。
        3.2  多天线技术
        多天线技术是由多个独立的天线单元组合而成,同时用于收或发,以提高系统的性能。在无线通信环境中,多种衍生信号在叠加过程中信号容易产生多径衰减,对系统的可靠性造成了严重的影响。在信号多径环境下,采用多个天线同时进行发射和接收可以成倍的提高系统的信道容量。采用多个收发天线的系统,其信道容量与天线数量成正比。多通道天线对无线频谱效率发展产生了深远的影响。对应多通道天线的使用,产生了新的编码技术—空时码。空时码是空间传输信号和时间传输信号的结合,是将空间和时间二维的处理相结合的一种编码方法。空时编码需要在发射和接收端使用多个天线,能够有效的抵消信号衰减。多通道天线系统将信号拓展了空间和时间两个维度,其信道均衡、检测、估计、编译码等信号处理的复杂度将随着天线数量的增加而急剧增加。使设备对信号处理的时延增加、功耗提高并导致电池续航时间缩短。多通道天线技术与正交频分复用技术(MIMI-OFDM)相结合可以带来频率效率增加、覆盖范围变广、数据速率加快的好处,目前正受到越来越多公司的采用。
        3.3  PDMA多址接入技术
        多址接入技术是解决多用户进行信道复用的技术手段,是移动通信系统的基础性传输方式,关系到系统容量、小区构成、频谱和信道利用效率以及系统复杂性和部署成木,也关系到设备基带处理能力、射频性能和成木等工程问题。多址接入技术可以将信号维度按照时间、频率或码字分割为正交或者非正交的信道,分配给用户使用。信系统的整体性能最优。PDMA技术可以应用于通信系统的上行链路和下行链路,能够提升移动宽带应用的频谱效率和系统容量,支持5G海量物联网终端接入。
        3.4  网络切片数据流技术
        5G另一个关键技术是如何进行流量计费和安全支付问题。通过实施C/U分离技术,很好地分离用户面和控制面,造成了用户面网关可以独立沉入移动边缘,对用户需求实施流量计费,确保了系统的安全性能。5G网络切片可以在物理网络基础设施上区分业务类型,从而形成端到端的逻辑子网络。网络切片对基础设施平台、业务场景和网络功能提供了适配接口。同时,网络切片使网络资源与部署位置解耦。对于终端用户控制面数据(S1-C),5G网络可以允许公网和本地业务直接传递到核心网,实现传统LTE网络应用终端鉴权、注册、业务发起、切换等工作业务流程。5G网络对于公网业务中的上行用户面数据可直接传输到核心网SGW设备上进行处理,而把适用与分流规则的本地上行数据进行分组可路由转发到本地网络。对于下行用户面数据同样是对于本地数据流进行分组,封装成GTP-U数据包发送给目的基站,公网数据则直接转发给基站处理。
        结语
        综上所述,5G时代的到来,主要是将本地传输网络中网络结构和网络技术的采取不断地优化。与此同时,要针对运营上采取整改,在PTN网络技术中扁平化管理要加强,网络传输的途径需要加强。另外,IP化基站中回传的实际应用场景都是通过路由器优化的技术实现的,为此,针对QoS的建设要有所加强,将我国的传输承载网传输质量大大提高,才能更好地迎接5G时代的到来。
        参考文献
        [1]张明刚.关于5G移动通信网络关键技术探究[J].数字通信世界,2018(03):120-121.
        [2]罗虹.5G移动通信网络关键技术分析及未来趋势[J].中外企业家,2019(07):55.
        [3]吴泉.5G通信技术应用场景及关键技术分析[J].网络安全技术与应用,2019(05):61-62.
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