OTN技術在5G傳送網中的應用

普天信息工程設計服務有限公司 李果 胡濤

隨著互聯網的發展，5G通信技術成為重要的發展焦點，并且各國都非常重視5G技術的研發。由于5G技術可以提高信息傳輸的速度和質量，因此具有廣闊的應用前景，同時也將產生更大的商業價值。國內已有多家企業開發了5G技術，并處于逐步推廣階段。本文分析了OTN技術應用特點及優勢，提出該技術在5G傳輸網中的應用策略思考，以供5G傳輸網基礎建設參考。

1 OTN技術概念

中國信息產業發展迅速，相對的客戶需求也在急劇增加。多樣化和高帶寬是通信行業的標志，如何接入各種業務，傳輸高帶寬業務是通信運營面臨的主要問題。目前的通信傳輸技術是基于SDH技術，但是SDH技術的弱點是在業務需求方面逐漸不足。SDH技術是具有良好的網絡維護管理、編程和保護能力。主要是由VC12、VC4等業務完成，整個SDH網絡最大容量為10GE。面對多元化和高帶寬業務，其技術能力逐漸不足。OTN是一種基于光層技術，具有多波長傳輸和大粒子編程的應用能力，結合SDH和WDM的技術優勢，實現電/光層子波長交叉編程，具有SDH技術字節、網絡維護和管理能力等，并且催生了強大網絡維護和管理新一代，提供了多樣化和高帶寬的現代化傳輸網絡。OTN設備將波長級別的編程和保護成為可能，也是一種可行的應用方法[1]。

2 OTN的技術特點和優勢

OTN技術是基于SDH和WDM的傳輸網絡技術。SDH同步數字系統是標準定義的，并為以不同速率傳輸信號提供了適當的信息結構。信息結構層為STM-N同步傳輸模塊。SDH技術體系包括同步、復用和映射等標準，以及光接口和強大的網管特性，具有高可靠性和多樣性的保護功能。WDM波分復用是將兩個或多個不同波長的光信號通過復用技術合并到光纖中，在接收端使用解復用將信號分離并恢復。WDM波分復用技術是在同一根光纖上傳輸多個不同的光信號。每個波長通道采用頻域劃分，波長通道占用一部分帶寬。WDM根據信道間隔的不同，進一步分為稀疏波分復用和密集波分復用。

3 5G業務場景對傳送的需求

5G業務按照當今的標準和技術，eMBB（增強移動寬帶）業務是初步應用，隨著市場需求的發展，未來業務將快速落地。不同的業務場景對回傳提出了不同的要求。OTN技術在5G承載網中的應用給網絡帶來了前所未有的挑戰。帶寬是5G網絡重要的技術，增強型寬帶支持網絡需要滿足10倍以上的帶寬需求。大規模機器通信對服務時延和響應不同，這就需要網絡根據實際情況合理分配資源，進而提供強大的資源配置。超低時延和高可靠通信需要網絡以低時延和高精度來進一步實現目標。因此，5G網絡需要配備準確的時間測量。在5G核心網絡上使用功能虛擬化和軟件定義網絡需要配備基礎設施來進行資源共享。

4 OTN技術在5G傳輸網絡中的應用

4.1 OTN技術在5G傳輸網的應用

CU和DU之間的中間傳輸基于環網，5G傳輸中的中介傳輸采用OTN技術傳輸，可以大幅度提高寬帶，減少延遲時間，實現光通道保護功能，不斷提高系統穩定性。不同的位置會包含不同的DU容量，傳輸點也會有不同的傳輸?？梢詫崿F系統能力的匹配和滿足，幫助站點進行更新和擴展，以適應不同配置。如果OTN集成包升級，可以實現CU站點的信息采集，也讓系統運行更加靈活，DU站點可以實現信息的匯聚。需要注意的是，OTN在5G網絡中的應用，必須建立監控體系，監控系統的目的是保證OTN應用都能處于科學穩定的狀態，確保關鍵點都做到了，最終可以提高5G傳輸建設質量水平，滿足人員的工作要求。

4.2 OTN技術在5G傳輸回程應用

隨著5G傳輸發展和推廣，開展城域網流量的傳輸，主要有DC到POP的南北及東西向流量。在5G傳輸網建設中，要注意實現回程網絡，實現數據互聯和一體化業務。結合這些需求，需要合理使用OTN光傳送網，實現多個DC間的高速互聯，構建一個資源池，根據DC的需求和配置要求配置帶寬。套餐升級發布后，需加強5G回傳網絡的功能，實現業務聚合和轉發。該技術的應用可保證在業務傳輸的階段，延遲會更少，并且容量更大。OTN技術在5G傳輸回程應用，必須是需要加強重視考慮的問題，在運營中必須投入足夠的時間，提高5G傳輸建設水平，滿足工作發展要求。

4.3 OTN技術5G前傳承載技術

無源波分復用技術的實現是利用無線設備發射光源進行光通信。隨著業務需求的增長，5G承載側光纖需要提供單纖雙向功能，以滿足單基站僅配置一根光纖的需求，實現前傳承載解決方案的目標。以100G級別帶寬配置為例，50G×2雙波長光模塊配置，配置應用效果好，前傳技術成熟，具有性能優勢明顯和投資成本低的發。25×4100GLR4光模塊配置應用效果好，前傳性能也具有一定的優勢，但投資成本較高。配置100G單波光模塊制定配置該模塊方案，但其性能需要詳細的評估。

4.4 基于OTN技術的L0光層組網

5G網絡的應用范圍是局域網或城域網，與長距離傳輸相比，范圍相對較短。城域網包括匯聚層、接入層和核心層。城域網匯聚層配置波分設備，兼顧網絡的低成本。匯聚層的環網經過初步規劃設計計算，得出匯聚層環網的帶寬需求層，應滿足500G到1000G的范圍。光層網絡選用波段密集型光波復用和可重構光設備模型，電路層通過點對點連接，點ODU配置OTN。匯聚層鏈式方案通過初步規劃設計得出匯聚層鏈式方案接入匯聚點帶寬應在100G到200G之間。光層根據基于25G或100G-BasedLR-4模塊配置，為網絡選擇低成本的光波復設備。

4.5 OTN技術的L1層鏈路和轉發

基于OTN技術的L1轉發通過交叉光纖分配單元進行，集成光纖分配Flex技術的應用，可以形成各種帶寬，形成集成光纖分配單元通道，完成傳輸線路。基于OTN技術與靈活的光纖分配相結合，為實現5G切片功能提供了可能。為實現5G運營低時延和低成本的終極目標，推出基于OTN技術的優化運營商技術方案。該方案在繼承原有OTN的高性價比功能和復用結構的前提下，考慮5G運營商業務需求，在原有OTN基礎上增加50G和25G連接端口。

4.6 構建專業技術應用體系

要確保OTN技術在5G傳輸建設中發揮有效的作用，必須構建技術應用體系。搭建本應用系統是為后續工作打下堅實的基礎，有效的前提可用于基于進行比較調整。技術點完成后，5G傳輸網的最終層面才能真正發揮作用。在實際操作中，專業人員要根據工作發展，制定有針對性的措施，步驟需要合理化，處理相應的問題，真正保證技術的有效性。專業技術系統建設后，要深入開展系統檢查工作。應用系統檢查目的是確保系統能夠真正工作，一旦在檢查中發現問題，就應采取措施加以解決，從根本上提高OTN技術應用水平，使其在5G傳輸網絡中真正發揮重要的作用。

5 5G承載網OTN規劃

5.1 光傳輸方案及其實施依據

隨著現階段網絡基本承載要求的提高，光傳輸方案顯得尤為重要。光傳送網由前傳網、回傳網和核心網組成。從5G技術的發展來看，無論是前傳網絡、回傳網絡甚至核心網，OTN發展都將面臨更大的挑戰。如果在實際操作中使用前傳傳輸技術，需要不斷完善無線前傳網有線接口。還需要注意的是，5G發展現階段還沒有達到端到端指標的系統規劃，因此，5G技術的發展和實施需要關注OTN規劃問題。

5.2 與其他網絡的協調

5G承載網配備IP承載網，在5G中科學實現各網絡之間的相互協作和信息協作，是5G網絡運營基礎下發展的主要內容之一。是5G網絡所采用的SDN/NFV架構，側重于各網絡層的交互，將成為OTN系統自身發展中的內容，需要從根本上加以重視。與其他系統相比，OTN系統具有很強的穩定性，OTN和SDH管理能力相對相同，OTN光通道層結構提高了信息監控能力，并且還可以幫助OTN實現端到端的監控提升，從而加強信號傳輸能力。

5.3 低時延與靈活方案

端到端的超低毫秒速率是發展5G的基本要求，5G要求系統具有一定的靈活性。OTN廣域網有一定的延遲，主要是光纖鏈路不能滿足系統要求。在實際解決中，需要更換硬鏈接，最重要的問題是電層信號處理。在FEC和DSP處理中，延遲時間與信號傳輸呈負相關，如何在保證信號傳輸的同時減少延遲是解決問題的關鍵。另外，OTN技術通過調整帶寬來解決精度和靈活性[2]。

6 5G綜合化本地OTN承載組網策略

6.1 OTN演進策略分析

基于目前的行業共識，除了對時延要求高的業務外，5G業務的帶寬和時延要求可以擴展以滿足支撐技術要求，但需做一定的優化并且模型中需要轉換。帶寬要求一般比較容易滿足，通過OTN或在接入層采用25G/50GRAN技術，可將網絡的傳輸帶寬提升一個數量級。延遲要求比較難實現，網絡層次的提高會導致光纜傳輸時延或網元處理時延程度不同，剛性管道面臨帶寬利用率和柔性管道。在時間延遲的確定性上都有缺點，對于端到端幾毫秒的延遲需求，需要網絡優化。還需要考慮網絡成本、帶寬利用率和低延遲需求之間的關系。支撐網絡的演進應該是一個大型的二層網絡，將業務融合在一起傳輸。OTN演進思路主要包括扁平化光網絡、建設網絡和基礎重組，降低網絡層次和端到端傳輸時延來降低復雜度。通過網絡建設，提高有效容量和彈性。OXC設備用于構建2.0全光網絡，或基于WSS的ROADM網絡，或兩者的組合。建立管道、光纜網絡和空間資源等基礎物理資源，避免雙絞線和擁塞等超大環路鏈路對業務帶寬時延等效率造成不良影響。將適應各類業務的網絡本地運營部署為網絡實體，通過邏輯層實現光+IP。OTN網絡光層提供業務端到端超大帶寬和直通能力，基于OSU統一交換技術的大容量通用矩陣，可實現靈活高效的各種業務承載模型。因此，統一的OTN網絡在邏輯上分為光層和分組層，以滿足不同業務需求。光層面向波長級別的大粒子傳輸，性能允許下提供直接路徑，減少中間資源的使用，減少投資和傳輸延遲。ODUk層對大顆粒的嚴格傳輸要求，根據業務要求和資源調度要求，在功率層進行傳輸和采集，分組層面向底層業務，實現網絡帶寬的最佳利用。

6.2 5G本地OTN支持模式

基于統一物理網絡中的邏輯子網劃分，實現強大連續的傳輸網絡共享功能，以單載波統一網絡和智能管適配的傳輸能力，傳輸和傳遞在波平面上分為邏輯層次，混合信道規劃，通過NNI接口和OTN接入，實現端到端的開放端和異構網絡的運維，下一個OTN將建立在全光網絡上。加快引入200G/400G等設備和高速鏈路，提高傳輸能力；網絡隨云移動完成覆蓋，打通5G核心網與云資源的傳輸瓶頸；升級現有的WSS-ROADM網絡，推動光層部署改善網絡，有效降低時延，進一步提高運維能力；利用T-SDN技術提升管理智能化和調度。

6.3 低時延5G扁平化網絡支撐模型

不同業務對延遲的需求有的不同特征，如債券和期貨交易，對延遲非常敏感。物聯網如智能駕駛和智能工業化對時延要求在3ms～100ms左右，基于業務類型不同，時延要求從大約幾毫秒到幾十毫秒，對于不同類型的業務帶寬和網絡時延直接影響業務的實際網絡吞吐量，是業務質量的體現。延遲需要幾毫秒到數百毫秒。由于物理原理，每公里光纜距離的傳播延遲為0.005ms；延遲是目前業務中最重要的部分。處理時延是在整個傳輸中所經過的板載卡和設備的處理時延，如封裝、級聯、服務和容器交叉等。主要優化步驟是制定有針對性的優化措施，準確分析上述延遲因素的影響，進行相應的優化步驟，如在網絡層面流量線路滲透率普遍超過50%，業務逐層路由，導致業務路徑較長，交換網元數量過多，在延遲方面造成不必要的成本。OTN網絡提供的傳輸線將原有的多層架構的載波網絡轉變為扁平化的結構，從而優化傳播時延和處理時延。

7 結語

綜上所述，在5G網絡建設程中，OTN技術發揮著重要的作用，也是5G發展的重要基礎。因此，在5G網絡建設和規劃程中，需要具備統一的多傳輸能力和靈活的調度能力。OTN技術的合理應用可以為5G發展注入新的動力，實現智能光網絡的進一步發展。