基于OTN的5G承載技術和方案研究

王 鵬

（中國電信集團有限公司山西分公司，山西 太原 030006）

文章在結合5H承載網建設實際需要的基礎上，探究各項措施的具體內容，以求為我國5G建設實踐提供理論借鑒。

1 5G網絡構架對承載網構架的影響

關于5G網絡架構對承載網架構影響的分析，主要是通過總結相關知識內容，在分析5G網絡架構變化的基礎上了解產生的實際影響。承載網絡建設影響的分析可以作為承載網建設的依據，從而為相關技術的應用提供引導。對于后續(xù)內容的研究來說，承載網絡建設影響分析同樣也是最基礎的內容，這將對夯實探究基礎起到積極作用。影響內容詳情如下：

1.1 基于核心網云化和虛擬化部署的影響分析

相較于4G網絡架構來說，5G作出了許多改進和變化，其中最重要的部分當屬核心網云化和虛擬化部署。在核心網云化和虛擬化部署的作用下，控制面和用戶免逐漸分離，并且用戶免分離下沉的過程中，整體運作模式也從以往的集中式轉變?yōu)榉稚⑹?，實體內容也分離成多個虛擬網源，而這一切都歸功于虛擬化技術的應用。另外，云化部署還會在很大程度上較少最終掩飾，進而對網絡內容的推廣起到優(yōu)化作用。

1.2 基于無線接入網C-RAN的影響分析

5G架構對C-RAN會產生積極影響，在以往的3G或4G時代，C-RAN的應用會導致成本提高，并且誒在抗干擾和能耗方面存在一定的問題。不過在大規(guī)模的推廣和應用后，C-RAN結構可以對無線資源形成有效的管理。尤其是在移動邊緣計算機技術的使用下，規(guī)模部署和無線資源管理都得到了滿足。再加上硬件和軟件解碼技術的不斷發(fā)展，無線網的整體軟件化能力也顯著增強。不過需要注意的是，整個承載網絡的靈敏度要求依然比較高。

1.3 基于基站密度的影響分析

5G技術在使用過程中使用的頻譜和以往有所差別，雖然全新頻譜的覆蓋距離相對較短，但是卻可以更好的滿足基站需求。不過由此也能認識到，5G需要的基站也會相應增多。另外，在部分熱點高、容量多的地區(qū)布置組網時，組網密集程度也會愈發(fā)提高，否則就難以實現加強核心業(yè)務的發(fā)展。當基站密度提高以后，回傳網的運行方式也會呈現出扁平化的特征。在前傳網絡需求得到滿足的情況下，還需要下移光纖，這樣才能給更多承載節(jié)點的部署提供便利。在細節(jié)方面，可以發(fā)現這些建設環(huán)節(jié)會導致無線設備成本的增加。前傳方案的優(yōu)化并不代表5G技術對C-RAN等承載方案的最終有效優(yōu)化，還需要快速轉發(fā)、高精度同步等有關方案內容的研究支持，才能借助5G網絡結構優(yōu)化C-RAN等承載方案。

2 5G承載網的具體需求

結合相關研究及調查報告顯示，我國在5G承載網建設發(fā)展技術的應用領域已經達到一定水平，而且5G技術的應用也在承載網建設方面發(fā)揮著積極作用。為了對5G技術組網模式形成全面的認識，文章將從5G網絡邏輯架構、組網架構兩個方面進行分析。

2.1 5G網絡邏輯架構剖析

就5G網絡邏輯架構來說，通常邏輯架構的設計分為三個層面，接入云、控制云、轉發(fā)云。無線接入云要求具有靈活組網的特征。此外，接入云要支持多種場景下的部署，能夠妥善管理和協(xié)調接入資源，可以實現接入控制和承載分離；控制云有兩方面的要求，一方面是智能開放，另一方面則是理想的效用和成本?？刂圃频墓δ苤饕羌谢W絡控制，而且在網元功能軟件化、虛擬化方面有重要作用；轉發(fā)云的主要功能是玻璃控制和近基站轉發(fā)，當前轉發(fā)云除了有轉發(fā)能力以外，還擁有一定的業(yè)務能力。

2.2 5G承載網的組網架構

相較于4G組網結構來說，5G組成已經從兩級結構發(fā)展至三級結構，5G組網結構為AAU/DU/CU三級。AAU指的是有源天線處理單元，CU則是無線高層協(xié)議棧功能，不顧需要注意的是，這種協(xié)議棧功能這能在非實時的前提下發(fā)生作用。此外，在功能方面，其支持部分核心網業(yè)務的下沉。最后，DU可以再實現物理層功能的同時滿足部分實時性需求。

3 5G承載技術及方案應用

3.1 前傳承載方案

（1）光纖直聯(lián)方案。顧名思義，在光線直聯(lián)方案中，所有蘇仙設備AAU都將與DU進行光纖直聯(lián)。這種方案的實現方式相對簡單，但卻也存在明顯的弊端，即直聯(lián)光纖方案需要消耗大量的光纖資源。以5G承載網建設實際來看，即使是在5G網絡初期，一個5G基站3個Cell，這樣就需要至少三根雙向單纖。若是在4G/5G共站的情況下，基站還需要考慮4G設置尾纖。另外，隨著5G的不斷成熟，消耗的光纖資源也會相應增加，據相關調查報告估計，5G完全成熟狀態(tài)，使用的光纖量將達到4G的十余倍。

（2）無源WDM方案。無緣WDM方案的實施需要在組網結構的AAU和DU上安裝彩光模塊，這樣就能利用少量光纖實現AAU和DU的連接。當然，任何方案都達不到完美的狀態(tài)。即使無緣WDM方案在成本上有優(yōu)勢，但同樣存在明顯的缺點。首先是信息傳輸方面，WDM方案的波長道數有所限制；波道的管理和規(guī)劃難以設計和實施；故障定位難以實現智能化、維護成本極高。

（3）有源OTN方案。有源OTN方案在組網結構中要配置相應的城域OTN/WDM設備，這是因為前傳信號共享光纖資源需要WDM的支持，OTN則是用于管理和保護。首先分析該方案的優(yōu)勢，其優(yōu)勢在于組網靈活，可用于不同規(guī)模。不同類型的組網；其次，該組網方案可以提供大寬帶和可觀的單通道速率，單通道速率最高可到達200G；此外，無論是4G還是5G制式前傳，都可以在OTN方案中得到兼容；最后，該方案能夠承載多種業(yè)務，安全性和可靠性方面也有一定的優(yōu)越性。不過OTN方案最突出的劣勢就是成本，不過隨著信息技術的發(fā)展和生產工藝的改進，該方案在未來可以通過可插拔光模塊等技術進行優(yōu)化。

（4）光源集中無源DWDM方案。光源集中無源DWDM方案的具體內容是在CO集中設置光源，再向AAU和RRU等無緣模塊節(jié)點輸送未調制直流光信號。當無緣模塊接收且調制直流光信號后，可以返回到CO節(jié)點實施業(yè)務上行。至于光源集中無源DWDM方案的優(yōu)缺點，則分別為成本低下、性能優(yōu)化效果顯著；缺點是在降低延時方面缺乏有效措施。

（5）超低時延OTN。降低時延的重要性不言而喻，OTN時延優(yōu)化措施主要通過這兩個方面實現時延優(yōu)化、一個是優(yōu)化非必要功能模塊和FIFO緩存；另一個是優(yōu)化OTN成幀結構和映射封裝方式?？偟膩碚f，在各項5G前傳方案中，比較適合在光纖資源區(qū)域應用的是直聯(lián)技術，其他方案則適合用于不同狀況的光纖資源匱乏區(qū)域。

3.2 中傳/回傳承載方案

就目前來說，主要的中傳、回傳承載方案都是在OTN技術的基礎上設計，這是因為OTN技術的組網方案靈活、成本相對較低、運行維護及可靠性方面都比較理想。其中比較常見的就是增強型組網方案，分組增強組網方案在OTN的技術基礎上還引入了無線接入網IP化，最終架構起OTN+IPRAN組網方案。就該組網方案來說，中傳網絡主要依靠增強型OTN方案實現。回傳則需要依靠FlexE技術對網絡切片和物理隔離。

3.3 中國三大運營商5G承載方案

5G時代潮流浩浩湯湯，作為我國通信產業(yè)的領頭羊，三大運營商在5G承載方案的建設方面已經實驗和總結了兩種方案。第一種是上文提到的分組增強性OTN，另一種方案則是端到端分組增強性OTN/STN2.0。從實際上來說，三大運營商選擇的5G承載方案都能滿足自身網絡業(yè)務需要，且用戶角度基本不會出現因承載方案問題導致的服務差異。運營商在承載網建設過程中，可以根據區(qū)域和業(yè)務需要合理選擇承載方案。

4 結束語

5G時代終將來臨，5G與我們生活的聯(lián)系也逐漸緊密起來。就目前來說，OTN已經可以滿足5G對承載網的實際需要。文章通過對OTN有關的5G承載網組網方案進行研究和對比，希望能夠對5G移動通信網絡的承載網建設起到一定的作用。