淺析面向5G業(yè)務(wù)的OTN承載思路

黃傳彬，張小龍，袁勇超，張宏亮

（三維通信股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

伴隨著5G技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)陸陸續(xù)續(xù)開(kāi)始進(jìn)駐5G領(lǐng)域，促使5G業(yè)務(wù)規(guī)模不斷壯大。而面向5G業(yè)務(wù)，需要提供大帶寬、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，確保建立的信息傳送網(wǎng)能夠順利進(jìn)行5G業(yè)務(wù)承載。OTN為光傳送網(wǎng)的英文縮寫(xiě)，具有大帶寬和高容量的特點(diǎn)，能夠保持較高傳輸效率，使時(shí)延得到降低，能夠滿足5G業(yè)務(wù)開(kāi)展需求。因此在5G業(yè)務(wù)發(fā)展過(guò)程中，還要加強(qiáng)OTN承載研究，通過(guò)提高高效、便利網(wǎng)絡(luò)服務(wù)滿足5G技術(shù)應(yīng)用需求。

1 5G業(yè)務(wù)發(fā)展的OTN承載需求

發(fā)展5G業(yè)務(wù)，要求傳送網(wǎng)的帶寬得到顯著提升，確保業(yè)務(wù)能夠得到高速、低成本傳送。而OTN的發(fā)展日漸成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)多種客戶型號(hào)封裝和透明運(yùn)輸，并實(shí)現(xiàn)大顆粒帶寬復(fù)用和交叉配置，獲得較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)和維護(hù)管控能力[1]。在5G商用化背景下，采用OTN能夠?qū)?00G及以上速率信號(hào)進(jìn)行中長(zhǎng)距離傳送，運(yùn)用離散多載波、脈沖幅度調(diào)制等技術(shù)獲得具有較高傳輸效率的光接口，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸功耗，使通信成本得到有效控制。在城域網(wǎng)內(nèi)開(kāi)展5G業(yè)務(wù)，能夠利用OTN實(shí)現(xiàn)光電混合調(diào)度，聯(lián)合運(yùn)用電交叉和光交叉技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)容量，使系統(tǒng)功耗得到降低，并取得多路徑通達(dá)效果。通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)層次，實(shí)現(xiàn)設(shè)備處理延時(shí)的縮短，能夠使網(wǎng)絡(luò)安全性得到有效提升。而通過(guò)實(shí)現(xiàn)光環(huán)送和分組融合，采用OTN能夠?qū)崿F(xiàn)多重5G業(yè)務(wù)的統(tǒng)一傳送，使當(dāng)前5G業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)存在的網(wǎng)絡(luò)層次復(fù)雜、設(shè)備種類(lèi)繁雜問(wèn)題得到解決，使各類(lèi)業(yè)務(wù)得到靈活處理的同時(shí)，確保5G業(yè)務(wù)能夠得到高效、經(jīng)濟(jì)開(kāi)展。

2 面向5G業(yè)務(wù)的OTN承載思路

2.1 組網(wǎng)架構(gòu)

從5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上來(lái)看，包含接入云、控制云和轉(zhuǎn)發(fā)云三層邏輯。其中，接入云需要實(shí)現(xiàn)靈活無(wú)線組網(wǎng)，為多種場(chǎng)景部署提供支持，保證資源得到協(xié)調(diào)接入，并實(shí)現(xiàn)資源承載分離。而控制云需要體現(xiàn)智能開(kāi)放的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)集中化網(wǎng)絡(luò)控制和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元功能虛擬化取得理想成效。轉(zhuǎn)發(fā)云可以實(shí)現(xiàn)近基站轉(zhuǎn)發(fā)，保持一定業(yè)務(wù)能力。對(duì)5G邏輯架構(gòu)進(jìn)行剖析，可以發(fā)現(xiàn)在業(yè)務(wù)承載方面還要形成AAU/DU/CU三級(jí)結(jié)構(gòu)。其中，AAU實(shí)現(xiàn)有源天線處理，DU實(shí)現(xiàn)物理層功能，確保網(wǎng)絡(luò)傳送實(shí)時(shí)性需求得到滿足，CU還應(yīng)發(fā)揮無(wú)線高層協(xié)議棧功能，為核心網(wǎng)業(yè)務(wù)下沉提供支持。采用OTN進(jìn)行組網(wǎng)，可以采用以太網(wǎng)/多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)接入層的節(jié)點(diǎn)布置。在物理層功能實(shí)現(xiàn)上，為滿足日常通信和設(shè)備維護(hù)需求，還要在匯聚通信機(jī)房中進(jìn)行交換設(shè)備安裝，然后采用光纖/波長(zhǎng)、OTN鏈路等策略實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接。按照部署策略，可以將OTN承載設(shè)備劃分為三類(lèi)，分別為接入設(shè)備、匯聚設(shè)備和核心設(shè)備。接入設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)透?jìng)魇交蚍纸M式接入，匯聚設(shè)備布置在城域網(wǎng)邊緣作為連接節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)100-200G間實(shí)現(xiàn)波分多路復(fù)用WDM/OTN下沉，可以使設(shè)備獲得0.5-1Tbit/s交換容量，用于對(duì)綜合業(yè)務(wù)進(jìn)行承載。為避免組網(wǎng)功能受復(fù)雜結(jié)構(gòu)、通信距離等因素影響，可以采用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)匯聚設(shè)備的布置，最后結(jié)合業(yè)務(wù)需求差異實(shí)現(xiàn)接入層節(jié)點(diǎn)設(shè)備部署。

2.2 承載技術(shù)

2.2.1 前傳技術(shù)

在利用OTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)5G業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，在AAU和DU之間需要實(shí)現(xiàn)前傳?，F(xiàn)階段，主要采用C-RAN結(jié)構(gòu)，即利用裸光纖實(shí)現(xiàn)設(shè)備直聯(lián)，能夠輕松實(shí)現(xiàn)信息傳送，但將造成大量光纖資源被消耗。實(shí)際在建設(shè)5G承載網(wǎng)過(guò)程中，初期每個(gè)5G基站就需要3個(gè)Cell，需要至少配置三根雙向單纖。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，光纖資源需求量不斷提升，同時(shí)考慮4G和5G共站問(wèn)題，需要配置4G尾纖，導(dǎo)致大量資源的浪費(fèi)，使業(yè)務(wù)傳送承擔(dān)過(guò)高費(fèi)用。采用WDM技術(shù)，能夠利用無(wú)源合分波器在一對(duì)光纖中實(shí)現(xiàn)多路波長(zhǎng)復(fù)用，使光纖得到有效節(jié)省，并且無(wú)需額外布置電源，能夠降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。但采用該技術(shù)需要配備彩光接口，利用無(wú)線設(shè)備為接口通信提供支持，在故障定位等方面存在困難，如果配備智能化裝置進(jìn)行管理將造成管理成本增加，并給承載網(wǎng)運(yùn)行的可靠性帶來(lái)不良影響。采用有源OTN進(jìn)行組網(wǎng)，需要城域OTN/WDM進(jìn)行部署，能夠利用WDM實(shí)現(xiàn)光纖資源共享，并利用OTN實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)成本得到降低。結(jié)合業(yè)務(wù)規(guī)模采取不同組網(wǎng)方式，能夠在保證提供大帶寬的同時(shí)，獲得最高200G的單通道速率。無(wú)論采用4G還是5G通信方式進(jìn)行前傳，都能夠采用該方案，因此建立的承載網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)承載，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴，F(xiàn)階段OTN建設(shè)成本依然較高，在工藝技術(shù)不斷成熟的情況下未來(lái)能夠引進(jìn)插拔光模塊等降低成本。在承載網(wǎng)前傳方面，也可以采用光源集中無(wú)源DWDM方案，在AAU前實(shí)現(xiàn)光源集中布置，然后利用RRU等無(wú)源模塊實(shí)現(xiàn)直流光信號(hào)傳送。接受到未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)后，返回光源集中節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)上行發(fā)送，能夠降低網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，但難以解決傳輸延時(shí)問(wèn)題。此外，可以采用超低時(shí)延OTN技術(shù)，通過(guò)對(duì)非必要功能模塊進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)減少FIFO緩存，能夠使時(shí)延得到降低。運(yùn)用該技術(shù)，可以對(duì)OTN成幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)映射封裝形式的改進(jìn)，但有關(guān)技術(shù)也將受到運(yùn)行成本控制。因此比較幾種前傳技術(shù)可知，還要結(jié)合區(qū)域光纖資源情況、承載網(wǎng)建設(shè)成本要求等各方面因素進(jìn)行合適方案選擇，從而使5G業(yè)務(wù)傳送需求得到滿足。

2.2.2 中傳技術(shù)

采用中傳技術(shù)，需要滿足CU和DU之間的信息傳送需求。實(shí)際運(yùn)用該技術(shù)，需要認(rèn)識(shí)到各站點(diǎn)擁有不同分布單元容量，還要確保傳送站點(diǎn)波長(zhǎng)速率與之匹配。此外，還應(yīng)考慮5G業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大問(wèn)題，結(jié)合業(yè)務(wù)擴(kuò)展需求做好冗余配備，確保站點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)容量升級(jí)時(shí)不會(huì)給其他站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送帶來(lái)影響。使OTN具備E-OTN功能，能夠使單元站點(diǎn)得到集中布置，通過(guò)實(shí)現(xiàn)資源匯聚進(jìn)行信息靈活轉(zhuǎn)發(fā)。在分布式站點(diǎn)，使各單元信息得到收斂，能夠保證信息得到可靠傳送。在各單元業(yè)務(wù)量較小時(shí)，配備光數(shù)字單元可以保證速率靈活，通過(guò)加強(qiáng)子波長(zhǎng)關(guān)聯(lián)組合構(gòu)成分組環(huán)。通過(guò)對(duì)各站點(diǎn)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，能夠使帶寬得到高效利用。在各單元擁有較大業(yè)務(wù)量時(shí)，通過(guò)光層中間站實(shí)現(xiàn)子波長(zhǎng)傳送，確保直達(dá)集中單元，能夠體現(xiàn)組網(wǎng)靈活性，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)得到降低。建設(shè)5G承載網(wǎng)，采用OTN技術(shù)需要使容量得到提高，通過(guò)減少資源損耗獲得更高傳輸效率。實(shí)現(xiàn)多個(gè)DU站點(diǎn)組合，通過(guò)中間站點(diǎn)交叉直達(dá)CU站點(diǎn)，然后實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活轉(zhuǎn)發(fā)，還要確保能夠提供低延時(shí)服務(wù)，以便使信息傳輸速率得到有效提高。為此，還要加強(qiáng)始終管理，確保各站點(diǎn)能夠維持時(shí)鐘同步，保持較高精度。提出時(shí)鐘優(yōu)化策略，對(duì)頻率和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)確保誤差不超1T，繼而使5G業(yè)務(wù)傳送需求能夠得到切實(shí)滿足。

2.2.3 回傳技術(shù)

在OTN技術(shù)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)回傳設(shè)計(jì)，需要采用分組增強(qiáng)方案，引入無(wú)線接入網(wǎng)IP化技術(shù)實(shí)現(xiàn)OTN+IPRAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建立，依靠FlexE技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片，并完成物理隔離，使網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性和靈活性得到增強(qiáng)[2]。在5G業(yè)務(wù)不斷發(fā)展過(guò)程中，對(duì)城域網(wǎng)流量進(jìn)行承載，需要利用邊緣數(shù)字中心DC和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)PoP傳輸。在DC和PoP之間，需要利用回傳網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載，保證固移業(yè)務(wù)能夠借助數(shù)據(jù)中心點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)傳輸。采用OTN實(shí)現(xiàn)DC高速互聯(lián)，完成帶寬資源池的建設(shè)，能夠根據(jù)DC間流量進(jìn)行帶寬調(diào)配。發(fā)揮集成分組功能，可以使業(yè)務(wù)得到快速匯聚和靈活轉(zhuǎn)發(fā)，并在節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)大容量傳輸。結(jié)合業(yè)務(wù)需求進(jìn)行IP配置，對(duì)MPLS-TP光通路數(shù)據(jù)單元的ODUk通道進(jìn)行利用，能夠使帶寬和延時(shí)需求得到滿足。完成網(wǎng)絡(luò)分層建構(gòu)，需要在匯聚層搭建環(huán)網(wǎng)，使線路側(cè)單波速率達(dá)到至少100G。在光分插復(fù)用器ROADM建構(gòu)上，需要利用4維mini，并實(shí)現(xiàn)10T電交叉。采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)Mesh進(jìn)行核心層建構(gòu)，使用的ROADM需要達(dá)到9-20的維度。利用得到的智能平面實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)部署，并加強(qiáng)資源計(jì)算和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)備用路徑計(jì)算分配等功能，能夠使用戶獲得較好業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在5G通信發(fā)展過(guò)程中，還要提出有效的業(yè)務(wù)承載組網(wǎng)方案，確保5G業(yè)務(wù)的大帶寬、高速率、低延時(shí)等傳送需求能夠得到滿足。實(shí)際在OTN承載技術(shù)選用階段，還應(yīng)認(rèn)識(shí)到不同技術(shù)的應(yīng)用帶有不同的特點(diǎn)，在確保不會(huì)因承載方案差異而導(dǎo)致服務(wù)效果不佳的情況下，可以結(jié)合區(qū)域5G業(yè)務(wù)開(kāi)展需求進(jìn)行方案的合理選擇，繼而使網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到科學(xué)運(yùn)用。