OTN技術在5G傳送網中的應用

李 婭

（中國廣電山東網絡有限公司，山東 濟南 250013）

0 引 言

近年來，隨著網絡信息技術的普及和國內通信產業技術的全面變革，智慧城市建設、工業互聯網以及智能終端等多場景應用逐漸在各個行業中發揮重要作用。5G傳送網因其可移動通信場景業務、傳輸速率高以及較低延時性等優勢，為拓寬互聯網+產業鏈與發展人工智能（Artificial Intelligence，AI）產業等奠定基礎[1]。只有不斷完善傳輸承載網結構功能，強化傳送網技術支撐與架構設計等，才能使5G傳輸網不斷滿足智慧城市與工業高速發展的需求。對于5G傳送網來說，不同業務情境的承載要求具有一定差異性。其中，增強移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）具有快速分組轉發能力、大寬帶以及大容量的要求，超高可靠與低時延通 信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）必須保證時延在1 ms以內，海量機器類 通 信（massive Machine Type of Communication，mMTC）則要求大規模服務的聚合交叉調度能力，并保證實時訪問。由此就需要匹配一種既能滿足5G特性又比較成熟的承載技術。光傳送網（Optical Transport Network，OTN）技術融合了Windows驅動模型（WDM）與同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）兩者的優勢，是現階段5G傳送網的最佳選擇[2]。本文主要探討5G傳送網對OTN技術的實際應用。

1 OTN技術概念

我國信息產業迅速發展的現階段，客戶需求也隨之增加。對于通信行業來說，高寬帶、多樣化是其標志之一。如何接入相關業務，實現高帶寬的傳輸，是現階段通信運營業務需要解決的重要問題。當前的通信傳輸技術以同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技術為基礎，而SDH技術的優勢在于網絡維護管理、保護與編程能力較好，不足之處主要是業務需求較小。光傳送網（Optical Transport Network，OTN）是以光層技術為基礎，具有大粒子編程與多波長傳輸功能的一種傳輸技術[3]，結合了WDM與SDH兩者的技術優勢，能夠實現光層與電層子波長的交互編程，可有效管理SDH技術字節，為網絡管理維護提供了高帶寬與多樣化傳輸網絡。

2 OTN的技術特點與優勢

從根本上說，OTN技術是以WDM與SDH為基礎的傳輸網絡技術，其中SDH同步數字系統屬于標準定義，為信號傳輸提供了信息結構，而信息結構層是同步傳送模塊等級N（Synchronous Transport Module level-N，STM-N）的傳輸模塊[4]。SDH技術的標準包括映射、同步以及復用等，具有光接口與網管特性，對信號傳輸具有多樣性與高可靠性保護功能。而WDM波分復用則是在光纖內利用復用技術合并兩個以上不同波長的光信號，用解復用在接收端分離信號。WDM波分復用技術將不同光信號傳輸于同一光纖中，通常各波長會選擇頻域劃分，而波長通道會占用帶寬[5]。OTN技術對多樣化開銷字節進行了定義，開銷與管理維護能力強大。為滿足5G網絡應用特性，承載網絡需要滿足穩定性好、容量大以及時延小等更多要求，因此合理選擇光傳輸方案至關重要。而OTN技術的超大容量寬帶傳輸與大顆粒帶寬復用特性符合5G網絡應用需求，OTN改進節點，能夠降低由于長距離組網而導致的時間延遲。

3 5G業務場景對傳送的需求

當前，5G傳送網所處理的應用場景主要分為超高可靠與低時延通信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）、增強移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）以及海量機器類通信（massive Machine Type of Communication，mMTC）三類。

基于現階段技術與標準分析，eMBB業務還在初步應用階段。隨著近些年市場需求與技術水平的不斷提升，mMTC與uRLLC業務逐漸被廣泛應用于未來傳送網中。三大業務場景也將更多新要求賦予回傳網絡，由此就給承載網帶來更大需求壓力與挑戰，主要體現如下：

（1）作為5G傳送網的關鍵技術指標，移動寬帶承載網必須滿足現階段超過10倍的寬帶需求[6]；

（2）uRLLC、eMBB以及大規模機器通信等業務場景對服務應答、時延等有差異化要求，由此，互聯網必須根據實際情況對信道資源進行科學分配，從而提供超強配備能力；

（3）可靠通信與超低演示要求承載網絡應該滿足高精度與低延時目標，因此5G承載網絡必須配備精度較高的時間測量；

（4）虛擬化部署環節，5G核心網的網絡功能虛擬化要求配備特定設施，從而滿足資源共享需要。

隨著5G基站數量不斷增多，為了控制基礎建設成本，需要不斷提高通信網絡質量，進一步擴充無線接入網，以保證5G基站建設符合業務發展需求。

4 5G傳輸網絡對OTN技術的應用

5G傳輸網絡的部署主要分為三部分，即前向傳輸（簡稱前傳）、中間傳輸（簡稱中傳）以及反向傳輸（簡稱回傳）。其中，5G網前傳位于基站控制器分布式單元（Distributed Unit，DU）和基站有源天線單元（Active Antenna Unit，AAU）之間，5G網中傳位于集中單元（CentralizedUnit，CU）與DU之間；而回傳網絡則位于核心網與CU之間，是鏈接5G接入網與核心網的重要紐帶。5G網絡整體架構如圖1所示。

圖1 5G傳送網整體架構示意圖

4.1 5G網前傳對OTN技術的應用

現階段，5G前傳采用無源波、光纖直驅兩大方案。其中，光纖直驅屬于分布式基站承載模式，也就是說，在基帶處理單元（Building Base band Unit，BBU）、射頻拉遠模塊（Remote Radio Unit，RRU）之間選擇直纖實現點對點傳輸，組網與施工比較簡單，然而所消耗光纖資源比較高，而且具有較高鋪設成本。無源波主要是依照各站型需求，配置點對多點的6～18波設備，有助于節約光纖，同時也能夠解決光纖直驅所存在的資源問題。然而，該方案組網比較單一，寬帶與容量依舊無法滿足5G基站發展需求[7]。

隨著近些年網絡業務需求量持續增加，小型OTN所承載的5G前送應運而生，使用3～15路匯聚小型OTN，能夠配置200 Gb·s-1速率的帶寬，實行方案為：

（1）配置 25 Gb·s-1×4的光模塊，這一模塊有良好的性能與效果，缺點是投入成本較高；

（2）配置 50 Gb·s-1×2雙波長光模塊，這一模塊具有良好應用效果，且技術較為成熟，具有顯著性能優勢，且具有較低的成本投入；

（3）配置單波長模塊，容量為 100 Gb·s-1，這一模塊屬于新產品，有待深入研究其穩定性。

通過OTN技術承載5G前傳，與無源波分相比，能夠擺脫傳統設備束縛，可實現靈活、獨立部署，而且能夠實現4G和5G之間的網絡互通，網絡兼容性比較強，有助于實現傳送網改造，同時與多網絡并存。

4.2 5G網中傳對OTN技術的應用

通常，5G傳送網會將BBU進行分布單元（Distributed Unit，DU）、 集 中 單 元（Centralized Unit，CU）的劃分，這兩者的傳輸一般會選擇環形網絡方式。5G中傳通過OTN技術實現信息的傳送，有助于提高寬帶應用水平，縮短寬帶傳輸時間，而且有助于改善系統穩定性。全網交叉連接的靈活性能夠與各系統容量相匹配，有助于站點實現獨立擴展與升級，最終滿足最優容量配置。而繼承分組強化能力的OTN技術可以在某種程度上采集CU站點信息，增強系統運行的靈活性，實現DU站點信息的全面匯聚[8]。

4.3 5G網回傳對OTN技術的應用

從根本上說，5G傳送網若想實現大流量傳輸城域網，核心在于回傳網所采用的傳輸技術。通過OTN技術實現網絡傳送，能夠有效連接5G所承載的相關信息數據，達到DC端高速連接的目的，建設寬帶資源庫，與DC業務需求相結合，對寬帶進行合理調整和配置。集成分組E-OTN技術不僅能夠實現5G回傳互聯網承載能力的提升，而且有助于降低L0-L1的傳輸時延，增加5G承載容量，同時還能支持L2-L3的靈活轉發與流量聚合。

除此之外，網絡的建設可分層展開，尤其是環形匯聚層建設。通常，匯聚層成環帶寬需求保持在500～1 000 Gb·s-1的范圍，在光層選C波段N×25 Gb·s-1/100 Gb·s-1密集型光波對設備 ROADM 分插復用組網，而電層則通過配置OTN實現點對點ODU路徑相連。核心層中選擇智能控制平面，以實現資源動態管理與端到端業務部署等功能，以有效保護動態路由，提高網路安全和穩定性。

5 結 語

OTN技術是面向5G傳送網承載優化的一種網絡技術，現階段已具備網絡切片、ODUK顆粒劃分、Flex接口以及分組處理等能力，支持5G傳送網端到端的組網需求。該技術的目標是將低功耗、低成本以及低時延的業務承載方案提供給下一代城域網。在5G傳送網中應用OTN技術，能夠實現低時延、大帶寬以及開放管理接口等功能，使5G傳送網綜合業務承載需求得到滿足，不僅能夠為5G傳送網提供端對端透明傳輸，而且可提供距離比較長的數據傳送和大容量靈活組網。因此，OTN技術用于5G傳送網的優勢非常明顯，而且在5G傳送網未來發展中也發揮著關鍵作用。