面向5G的光傳送網需求及挑戰(zhàn)分析

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（海南中京南方信息工程有限公司，?？?570125）

隨著科技的不斷發(fā)展，5G網絡通信技術逐漸代替4G網絡技術。5G網絡能夠滿足用戶對網絡的速度以及網絡連接方面的需求，為用戶帶來超清的視頻、虛擬技術以及高級游戲等項目的體驗，而且在5G到來之際，不僅改善了網絡運行的成本和效率，還推動了網絡服務的創(chuàng)新，拓寬了通信網絡的發(fā)展空間。但是面向5G網絡技術，提升了對光傳送網的需求，也給光傳送網帶來了一定的挑戰(zhàn)。

1 5G網絡的特點

5G通信網絡技術需要滿足用戶對覆蓋范圍、容量、功耗以及傳輸速度等方面的需求。用戶對高容量和覆蓋面廣的需求主要運用在移動互聯網中，主要具備的功能為可靠性高、延時短以及功耗低，經常應用在垂直領域以及物聯網中，5G網絡的整體架構分為接入網和核心網，5G接入網包括控制平面和用戶平面，而5G核心網包括負責訪問及移動管理功能的AMF、支持用戶平面功能的UPF、負責會話管理功能的SMF。5G通信網絡技術的主要服務對象分為兩方面，即移動互聯網和物聯網，對于應用在移動互聯網中的場景包括以下方面：其一，持續(xù)時間長且覆蓋范圍廣的場景；其二，高容量熱點場景。對于應用在物聯網中的場景包括以下方面：其一，連接比較大且具有低功耗的場景；其二，可靠性比較高且延時短的場景。根據不同的場景，面臨的問題也有所差異，差異性主要體現在：在網絡環(huán)境下用戶對網絡最低傳輸速率的體驗；一定面積內網絡支持的設備總量；數據從發(fā)出到接收過程中的時間；滿足網絡性能要求的同時，雙方之間產生的最大速度；在一定區(qū)域內流量的總和；單個用戶體驗時最高的傳輸峰值等，而且這些功能在5G通信網絡技術中，都會根據場景的不同而有不同的考核標準。

2 光傳送網的特點

光傳送網主要是在特定的范圍內，為用戶的各種業(yè)務提供傳輸通道的網絡，能夠保證用戶數據傳輸的可靠性。光傳送網的主要作用是傳輸網絡、選擇路徑、復用以及監(jiān)視等。光傳送網能夠幫助多種用戶網絡信號的處理及傳輸。光傳送網可以對不同用戶使用的網絡信號進行映射及傳輸，并保證數據傳輸的安全性和可靠性。光傳送網中應用的SDN，具備跨層的全網視野，實現網絡資源的優(yōu)化。集中掌握全網的流量情況，不僅可以利用全網帶寬的資源、縮短收斂的速度和延時情況，還有利于打破網絡管理中體制存在的障礙，推動網絡架構的開放性，從而提高網絡的利用效率、降低網絡運行的成本。光傳送網中具有靈活性的SDN能夠調整帶寬，使光傳送網提供的業(yè)務更加靈活和具有彈性，滿足用戶對網絡中靈活快速調整帶寬的需求。通過光傳送網實現SDN控制器件的接口，最終達到調整帶寬的目的。光傳送網能夠實現對NFV的應用，可以通過硬件或軟件的功能，以虛擬化的技術降低成本費用，根據相應的需求完成自動服務，使運營商能夠將承載網絡的硬件和虛擬化的技術結合，從而實現網絡中可編程的虛擬化效果。NFV能夠在軟件加以控制和處理，對5G網絡功能的重組和增強網絡的彈性具有重要作用。

3 面向5G的光傳送網需求

按照5G通信網絡的結構來看，光傳送網處于5G通信網絡中的控制面板與轉發(fā)面之間，在5G網絡中起到承載的作用。面對5G通信網絡中比較苛刻的傳輸功能以及組合網絡的功能，就需要光傳送網的功能更加優(yōu)質、智能、靈活，才能適應5G網絡中的發(fā)展需求。

3.1 延時短需求

5G通信網絡在物聯網以及移動互聯網領域的應用中，提高了對延時短的要求，空口延時不能大于1m/s，也要縮短數據從發(fā)出到接收過程中經歷的時間。要求面向5G網絡的光傳送網不僅能呈現出較短的傳送效果，還要呈現出較短的接收效果。根據現階段光傳送網的延時情況進行分析，光傳送網傳輸的數據從發(fā)出到接收過程中經歷的時間出現延時的現象，主要是由于網絡中光纖傳輸的路徑、中繼站點等導致數據在傳輸過程中出現延時。其中網絡中光纖傳輸的路徑原因導致的數據在傳輸過程中出現延時現象約占80%，所以在光傳輸網中能夠有效降低延時的方法可以規(guī)劃出最短的光纖傳輸路徑。還可以選擇超低損光纖的方式減少點中繼的數量，以此來滿足5G網絡下對光電傳送網功能的需求。

3.2 高可靠性需求

5G網絡在運行中需要有較高的可靠性，這就需要光傳送網在5G網絡下傳輸的過程中提供較高的可靠性?，F階段，光傳送網已經有不同類型的保護措施，而且光傳送網在運行中的模型大多呈現的是環(huán)形組網，該種方式主要路徑的延時性較差，不符合光傳送網在5G網絡中延時短的需求，所以需要將光傳送網中的網絡結構進行升級，在延時短方面，可以減少復用的層級以及減少或者取消緩存等方式來滿足5G網絡中對延時短的需求，使傳輸的時間達到1μs揮著更短。在組網架構方面，可將網絡扁平化，與最短光纖傳輸路徑相結合，共同構建出延時短、高可靠性的光電傳送網。

3.3 靈活化需求

5G通信網絡中的業(yè)務內容比較豐富，在網絡應用的不同場景中需要光傳送網的功能更化靈活化，這就在一定程度上要求光傳送網在5G網絡的運行中提高其靈活性能。所以光傳送網需要引進更多先進的技術，才能滿足5G網絡對光傳送網的需求，使光傳送網在面向5G網絡中能夠更加靈活，增加光層與電層的協(xié)調性能，充分提高網絡傳輸過程中的靈活性。

3.4 智能化需求

5G通信網絡技術具有靈活、開放、智能等特征，這就需要5G網絡中的光傳送網能夠控制軟件定義網絡架構的能力，從而使網絡真正實現優(yōu)化和升級。5G通信網絡主要以軟件定義網絡為主要技術，將控制面與轉發(fā)面加以分離，使網絡系統(tǒng)變得更加靈活、開放、智能。光傳送網結合軟件定義網絡的相關技術之后能夠在5G通信網絡中發(fā)揮出價值，如對控制面進行集中控制，增強控制面中的智能功能，提高網絡業(yè)務中的工作效率以及資源的利用率；借助5G通信網絡中的虛擬性特征以及資源，完成對硬件和軟件的分離，充分實現移動互聯網中控制器的開放性，使運營中的管理更加簡化；通過網絡的開放特征以及應用層中的接口，使光傳送網的業(yè)務具有編制程序的能力，從而使網絡的帶寬更加靈活，滿足光傳送網在5G網絡中的需求。

3.5 大容量需求

就目前光傳送網的發(fā)展形勢而言，光傳送網絡中的主線已經越來越成熟，而且光傳送網中的傳輸功能會隨著各種新技術的應用不斷創(chuàng)新，增加光傳送網中的容量，以此來滿足光傳送網在5G網絡中對大容量的需求。

4 面向5G光傳送網面臨的挑戰(zhàn)

光傳送網作為網絡中的核心部分，在面對5G通信網絡技術中的大容量、速度快、靈活智能化等需求時，光傳送網就目前的發(fā)展形勢來看，面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾個方面：

4.1 選擇及落實光傳輸技術方面

根據網絡中的承載需求來說，光傳送網絡由傳送網絡、接收網絡以及核心網絡構成。根據5G網絡的發(fā)展需求，光傳送網在光傳輸技術方面面臨著多樣化的挑戰(zhàn)，尤其是傳送網絡的問題最為明顯，5G網絡中要求光傳送網具有大容量以及密集度比較高的接入，但是該特征使得傳送網絡中的光纖直驅無法應用在5G網絡中。選擇滿足傳送網絡功能的技術還有待研究，而且5G網絡中就目前來說，還未對數據從發(fā)出到接收過程中經歷時間的相關指標進行規(guī)定，因此光傳送網在面向5G網絡中的傳輸仍面臨挑戰(zhàn)。

4.2 網絡架構方面

在5G網絡中需要光傳送網具備大寬帶以及延時短的特征，5G網絡的到來，對RAN架構及核心網絡架構都產生了一系列的影響，CRAN網絡由4G網絡中的BBU+RRU兩級結構升級到CU、DU、AAU的三級結構。CU與DU不僅能夠實現分散部署，還能夠實現合并部署。根據其不同部署情況，CRAN網絡可以分為三種不同的網絡，主要為AAU與DU之間屬于前傳網絡、DU與CU之間屬于中傳網絡、CU以上屬于回傳網絡。前傳網絡的傳送網能夠根據不同的場景，靈活選擇光纖直驅、有源WDM、無源WDM方案，前傳網絡并沒有明確對光傳送網的需求；而中傳網絡和回傳網絡都需要光傳送網滿足大寬帶、靈活化等需求，所以這兩種網絡可以選擇相同的承載方案。

隨著SDN、NFV等技術的不斷引進，5G網絡逐漸向DC化升級，成為5G網絡的載體，而傳統(tǒng)設備NFV化部署于DC之上，主要提供其計算、轉發(fā)以及儲存等功能。電信機房重新構成DC四級結構。對于無線網絡來說，由于射頻單元以及有源WDM等都需要集中分布在基站上，因此四級的DC結構將升級成五級的DC網絡結構。現階段，IPRAN/PTN主要承載4G及政企組的網絡型業(yè)務，在5G時代中，需要以SDN為切入點，與DC網絡結構相結合，將IPRAN/PTN設備普遍應用于各層級的DC中進行部署。5G網絡中的光傳送網將會采取基礎設施、網絡的功能以及協(xié)同編排方案的三層架構。

5 結束語

綜上所述，按照5G通信網絡的發(fā)展要求，光傳送網承載網絡需要滿足大容量、延時短、靈活化、高可靠性以及智能化等方面的需求，但是光傳送網在5G網絡中仍面臨著很多挑戰(zhàn)。所以要想使光傳送網在5G網絡中滿足其發(fā)展需求并解決這些挑戰(zhàn)，相關研究部門就需要對光傳送網的技術加以革新，強化5G網絡中光傳送網技術的性能，為5G網絡下光傳送網的發(fā)展奠定基礎。