探究光傳送網(wǎng)在第五代通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及發(fā)展方向

麥雪浩

【摘 要】5G時代的通信網(wǎng)絡(luò)，具有超高速率、超低時延、極高可靠性等特點。作為5G時代的信號承載傳輸網(wǎng)，光網(wǎng)絡(luò)即將迎來新一輪的發(fā)展與應(yīng)用。本文主要對光傳送網(wǎng)在5G中應(yīng)用及發(fā)展方向進(jìn)行了有效的探討，提出通過光傳送網(wǎng)時延優(yōu)化、光纖資源的優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等措施，可以解決5G時代的網(wǎng)絡(luò)承載問題。

【關(guān)鍵詞】光纖；光傳送網(wǎng)；超低時延；5G；

引言

2019年6月6日，中華人民共和國工業(yè)和信息化部正式發(fā)放了第五代通信網(wǎng)絡(luò)（5G）商用牌照。預(yù)計到2021年，我國將實現(xiàn)5G的大規(guī)模商用，能夠很好地滿足工農(nóng)業(yè)、交通等行業(yè)的信息化服務(wù)需要，它的應(yīng)用場景將連接移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，最終實現(xiàn)“人與萬物智能互聯(lián)”的目標(biāo)。

1 光纖通信系統(tǒng)在通訊工程中的應(yīng)用

目前在我國的通訊工程中，光纖通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號，然后通過光纜傳送給對方，再生成數(shù)據(jù)信號。信號在光纖中的傳輸具有速度快、信號穩(wěn)定、容量大等優(yōu)點。

1、信號在光纖中的傳播質(zhì)量非常高。光纖在傳遞信號的時候，受到外界的電磁波信號干擾是極其少的；

2、信號在光纖中的傳播速度非常快。光纖作為數(shù)字信息傳遞的主要載體，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的時候，電信號在光纖內(nèi)部會進(jìn)行光速反射傳播，可以將信號進(jìn)行快速地傳遞。

2光傳送網(wǎng)的技術(shù)特點和應(yīng)用分析

光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展隨著容量增加和業(yè)務(wù)多樣化，PDH、SDH、MSTP、DWDM、ASON等傳輸技術(shù)相繼出現(xiàn)，信息化市場需求的迅猛發(fā)展凸顯了各項技術(shù)的優(yōu)點，同時，各種技術(shù)的瓶頸也逐漸出現(xiàn)，使得光網(wǎng)絡(luò)必須向提供海量帶寬、具備電信級可靠性等方向進(jìn)行發(fā)展。光傳送網(wǎng)（OTN），它在光纖網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實現(xiàn)需求業(yè)務(wù)數(shù)字信號的傳輸、復(fù)用和監(jiān)視等，是一種保證傳輸性能指標(biāo)和可靠性的傳送網(wǎng)絡(luò)。

2.1海量大顆粒帶寬

光傳送網(wǎng)很好地繼承了SDH以及WDM技術(shù)的多方面的優(yōu)勢功能，是基于海量大帶寬粒度進(jìn)行組網(wǎng)、調(diào)度和傳送的新型通信技術(shù)。目前信息化服務(wù)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致海量帶寬粒度傳送與調(diào)度的需求增長非常迅速，光傳送網(wǎng)實現(xiàn)了傳輸技術(shù)性能質(zhì)的飛躍，很好地適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)承載的新需求。

2.2超低時延

隨著物聯(lián)網(wǎng)、高清視頻等信息化業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，時延已逐漸成為了通信網(wǎng)絡(luò)的一項重要性能指標(biāo)。從無人駕駛到工業(yè)控制等等這些美好的夢想要一一成為現(xiàn)實，都將無法離開超低時延這一特性。

我們知道，在OSI 的七層網(wǎng)絡(luò)模型當(dāng)中，越低的層次，處理的時延就越小。由于光網(wǎng)絡(luò)是基于最低層的光纖光纜，具備最低的傳輸成本，因此，光傳送網(wǎng)是目前主流通信技術(shù)中最具有低時延優(yōu)勢的通信技術(shù)。

光傳送網(wǎng)具有超低時延的優(yōu)勢，是因為它對業(yè)務(wù)信號的處理層次極低，對于 OTN傳送技術(shù)，業(yè)務(wù)類型以及映射方式對時延產(chǎn)生的影響是在 us 量級的，提供了更低的時延，因此光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)理所應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇 OTN 技術(shù)作為傳輸承載方案。

2.3強大的組網(wǎng)能力

OTN傳送技術(shù)引入了一項重要技術(shù)—FEC編解碼技術(shù)，大大地提高了傳輸性能，更顯著增大了光纖傳輸?shù)木嚯x。此外，提供了更加靈活的基于電信號層和光信號層的業(yè)務(wù)保護功能。

所以，OTN 傳送技術(shù)是一定會成為光網(wǎng)絡(luò)的主流。

3光傳送網(wǎng)在5G中發(fā)展方向

萬物皆可觸手可及的三個需求是超高的速率、海量的連接、超低的時延，每一種場景的需求都比現(xiàn)有業(yè)務(wù)大10倍以上，因此光傳送網(wǎng)作為最核心的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)，必須在技術(shù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，才可以應(yīng)對得了5G時代的新挑戰(zhàn)。

3.1光傳送網(wǎng)的時延優(yōu)化

傳輸所產(chǎn)生的時延占據(jù)了光網(wǎng)絡(luò)電路時延的 90%以上，因此，光傳送網(wǎng)時延最重要的優(yōu)化舉措是優(yōu)化傳輸路由，盡量地去降低傳輸路由長度。

1、統(tǒng)籌規(guī)劃傳輸骨干層光纜網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和使用，有利于優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)路由，提供更短的光纜路由。

2、統(tǒng)籌規(guī)劃采用大傳輸管道，例如，現(xiàn)階段采用 50Gbps 傳輸系統(tǒng)，未來進(jìn)行升級到 200Gbps 甚至更高速率的光傳輸系統(tǒng)，也將大大地降低傳輸?shù)臅r延。

3、色散和 PMD 補償能夠解決傳輸色散累計的問題，傳輸網(wǎng)路中不再需要部署色散補償，可以顯著降低時延。

穩(wěn)定的低時延是光網(wǎng)絡(luò)的一個重要指標(biāo)，而超低時延將是未來政企客戶專線市場競爭的重要因素。

3.2光纖資源的優(yōu)化

5G網(wǎng)絡(luò)的效率高，頻段高，與現(xiàn)在的4G基站相比，5G基站的分布更密了，因此對光纖網(wǎng)絡(luò)的容量和光纖連接密度要求很高，導(dǎo)致光纖光纜的需求大規(guī)模提升，同時，也要求回傳光纖網(wǎng)絡(luò)需更加靈活，這就要求傳送承載網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)必須優(yōu)化。

1、以5G業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點，綜合考慮集客、家寬等其他業(yè)務(wù)需求，優(yōu)化和規(guī)范末端接入光纜組網(wǎng)結(jié)構(gòu)及纖芯成端比例，在遵循全業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載的建設(shè)原則的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)降本增效的效果。首先，通過判斷業(yè)務(wù)需求特點，出適用于本地市的基礎(chǔ)資源建設(shè)規(guī)模及方案設(shè)計建議，包括接入PTN、OLT、配線光纜、二級光交、主干光纜、一級光交等資源，給出接入光纜組網(wǎng)結(jié)構(gòu)選擇；其次，根據(jù)不同業(yè)務(wù)的單點纖芯需求計算原則，綜合測算纖芯需求，給出前傳方案選擇、末端接入光纜芯數(shù)建議、以及光纜成端數(shù)量及比例；再次，末端接入光纜應(yīng)結(jié)合發(fā)射點分布情況、安全要求等綜合評估，結(jié)合無源波分/有源波分等纖芯復(fù)用技術(shù)制定末端接入光纜方案。最終，結(jié)合后續(xù)發(fā)展規(guī)劃適當(dāng)冗余，確認(rèn)資源建設(shè)規(guī)模，鎖定建設(shè)規(guī)模，實現(xiàn)資源優(yōu)化，提高光纖資源利用率。

2、OTN進(jìn)行時延優(yōu)化能夠有效地節(jié)省光纖資源和節(jié)省成本，同時，也可以實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載以及大帶寬傳送，單通道可以有10G/25G/50G/100G/200G等等。

3、DU和AAU之間的光纖傳送網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)實際業(yè)務(wù)需要進(jìn)行點對點和環(huán)網(wǎng)的方式來設(shè)置，充分地利用OTN系統(tǒng)的高可靠性和可管理性。

3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

前期，運營商的通信網(wǎng)絡(luò)一般都會采用層次化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為了適應(yīng)信息化、IP化趨勢的發(fā)展需要，目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本已向扁平化的方向來發(fā)展。

1、通過減少和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)層次來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，最直接的好處是大大地減少了光纖資源的使用。目前，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)成本已占移動通信運營商很大的成本投入比重。

2、網(wǎng)絡(luò)扁平化可以節(jié)約通信運營商的機房資源。目前隨著國內(nèi)城市化的快速發(fā)展，大部分城市都存在房價高企、選址困難等問題，減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就能夠直接節(jié)約在網(wǎng)絡(luò)機房的投資，那么將節(jié)約下來的資金就能夠投入到其他建設(shè)需求上。

對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，合理減少傳輸網(wǎng)絡(luò)層次是一項較復(fù)雜的、系統(tǒng)的工程，必須進(jìn)行統(tǒng)籌性的規(guī)劃，分步驟地實施，從下往上進(jìn)行依次建設(shè)。

結(jié)束語

總之作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的光纖傳送網(wǎng)需要提供更低時延和更大帶寬，也迎來了新一輪的發(fā)展與應(yīng)用。本文根據(jù)5G的商用發(fā)展，分析和探討了光傳送網(wǎng)的應(yīng)用及發(fā)展方向，通過光傳送網(wǎng)時延優(yōu)化、光纖資源的優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等措施可以解決5G網(wǎng)絡(luò)的承載問題。光傳送網(wǎng)在未來將更好的為社會生產(chǎn)生活而服務(wù)。

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（作者單位：中國移動通信集團廣東有限公司湛江分公司）