现有资源如何应对5G网络承载【论文】

现有资源如何应对5G网络承载摘要：随着大数据、物联网的普及使用，现有网络的局限性逐步体现，为了满足网络低时延和大带宽等要求，运营商正积极进行5G网络的部署。通信工程建设中，如何降低工程投资缩短建设周期是运营商一直关注的重点，本论文结合5G网络特点论述如何充分利用现有资源部署5G网络。关键词：5G特点；5G部署的压力；网络资源；基础设施资源；应对策略中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）05-0050-01近几年来，随着移动互联网和物联网业务应用的迅猛发展，运营商已经开始5G网络的试用为未来的大规模商用作准备。5G与4G相比较，在峰值速率、用户平均速率、区域流量、频谱利用效率、终端连接数等方面都有极大提升，并对时延提出了更为苛刻的要求。5G相对4G3G，其业务场景的应用区分更加细致。为了满足5G技术的特点，需采用SDN/NFV/云技术用通用X86服务器来替代传统通信设备，网络设备在数据中心被大量虚拟化，如何利用现有资源满足5G时代要求，是运营商面临的新挑战。1 5G的特点5G是一个万物互联的网络，5G承载网需要支撐多样化应用场景下业务的差异化指标，需要基于统一的基础网络设施，针对具体场景需求进行功能剪裁及资源分片，并在分片资源上进行网络控制和业务编排，从而满足5G多业务的差异化需求。5G网络具备如下特点：（1）大带宽；（2）低时延；（3）高可靠；（4）高灵活；（5）低能耗；（6）高精度；（7）高移动。2 现有资源面临的压力现有通信设备形态不满足要求：传统通信设备网络功能基于专用的硬件和软件，每个网络设备需要一个物理实体；5G通信设备形态为通用X86服务器，网络功能基于虚拟网元软件和通用硬件，多个网络设备集成于同一个物理实体。机房利用率高且存在空闲面积碎片化：运营商现有机楼（特别是县级机楼）多为90年代投入使用，使用年限长，当年建设时由于条件的限制机房面积不大，随着业务的发展，通信机房空闲面积不断减少；由于传统通信设备的特点，现有通信机房按业务划分区域，不同业务机房之间互相封闭，导致机房空闲面积存在碎片化现象。机房条件受限：现有机楼使用年限超过20年，机楼层高、承重等自然属性存在不足；随着通信设备机架密度越来越高，对空调的需要量也越来越大，多数机楼建设时未规划空调平台和空调管道专用管道，对空调的扩展存在一定影响。外市电容量受限：传统通信设备功率密度较低，使用X86服务器的通信设备功率密度从4KW/柜到10KW/柜不等，现有地市核心机楼和一般机楼外市电容量多为1000KVA以下，容量受限。3 5G部署对现有资源的要求根据5G智能化、云化的特点，对现有网络支撑、机楼自然属性和机楼配套设施等资源提出新的要求，如图1所示。（1）机楼自然属性：要求具备200平米以上的空闲面积，梁下净高超过3米；（2）机楼配套设施：省级核心机楼电源需要满足一类机房用电要求，地市核心机楼电源需要满足二类机房用电要求，地市一般机楼电源需要满足三类机房用电要求。除了电源满足要求外，机房天面需具备空调室外机摆放，并具备安防、动环监控等安全系统。（3）网络支撑：1）网络：虽然未来通信设备的形态发生了变化，但网络仍沿用现有层级架构面向虚拟化网元和专用硬件设备的综合承载，与现有通信局所的层级设置保持对应关系。2）设备形态：采用白盒子和X86服务器替代传统通信设备，网络设备大量被虚拟化。3）承载用户数：仍沿用现有分片区管理的方式，区县单局点最大可管理20万用户。4 现有资源的应对策略针对现有资源存在的不足，运营商积极推动具备条件的网络机房向数据中心架构的方式改造，以满足未来5G网络的承载。DC（数据中心）特指未来承载虚拟化网元和专用硬件设备的新型网络机房，是对未来网络机房基础设施的统称。现阶段运营商主要通过盘活现有资源，通过改造以满足数据中心的要求。4.1 现有网络资源应对策略（1）网络层级与现网保持一致。5G网络承载的网络和设备发生变化，但大部分用户分布还与现网基本一致，用户和流量还是采用分片区处理的方式，结合现有资源情况，未来数据中心架构仍采用三级架构组建：根据不同功能分为省级DC、地市级DC和区县级DC三个层级，如图2所示。（2）节点部署。数据中心的设置除了考虑机楼的产权属性特点（自有自建）、所在地理位置（中心位置最佳）和机房自身物理条件等因素外，还是需考虑未来业务分布、二干节点部署和城域网节点部署等。省级DC：省级DC担负全省业务管理的重任，在局点设置上要谨慎考虑。省级DC布局设置需充分考虑网络容灾备份和流量分担等因素。地理位置应避开地震、洪水等易发的区域，而从网络组网上应考虑业务流量较集中的地市，避免大量电路迂回。每个省设置省级DC节点应该在2个或以上，节点间实现负载均衡。地市级DC：结合数据网、传送网现有网络架构和机楼自身条件部署DC节点，数据网从网络安全性考虑，地市级节点采用双节点，省内干线和本地网城域网根据数据网的网络架构实现组网，但部分偏远省份由于自身机楼条件的限制，少量地市现阶段按单节点进行部署，后期根据机楼的建设情况再考虑双节点部署。区县级DC：运营商为了提升传送网的承载能力，多年前按“统一ODN网格”进行规划和设计，区县级DC的设置应该参照OLT现网用户数、未来5年ODN网格规划、未来5年用户发展规划等数据。单个区县级DC管理用户数宜在20万以内。4.2 基础设施资源应对策略从地理位置方面考虑，首选地震、洪水等自然灾害发生几率低的地区（比如：不选取位于地质断裂层上的城市）；为了避免电路迂回，应选取位于密集用户区域中心位置的机楼。从基础设施自身考虑，使用年限长的机楼从机房自身条件和配套都比较陈旧，改造代价大，建议选取使用年限短的机楼作为省级