面向5G的光传送网需求及挑战分析

张太杰

（海南中京南方信息工程有限公司，海口 570125）

随着科技的不断发展，5G网络通信技术逐渐代替4G网络技术。5G网络能够满足用户对网络的速度以及网络连接方面的需求，为用户带来超清的视频、虚拟技术以及高级游戏等项目的体验，而且在5G到来之际，不仅改善了网络运行的成本和效率，还推动了网络服务的创新，拓宽了通信网络的发展空间。但是面向5G网络技术，提升了对光传送网的需求，也给光传送网带来了一定的挑战。

1 5G网络的特点

5G通信网络技术需要满足用户对覆盖范围、容量、功耗以及传输速度等方面的需求。用户对高容量和覆盖面广的需求主要运用在移动互联网中，主要具备的功能为可靠性高、延时短以及功耗低，经常应用在垂直领域以及物联网中，5G网络的整体架构分为接入网和核心网，5G接入网包括控制平面和用户平面，而5G核心网包括负责访问及移动管理功能的AMF、支持用户平面功能的UPF、负责会话管理功能的SMF。5G通信网络技术的主要服务对象分为两方面，即移动互联网和物联网，对于应用在移动互联网中的场景包括以下方面：其一，持续时间长且覆盖范围广的场景；其二，高容量热点场景。对于应用在物联网中的场景包括以下方面：其一，连接比较大且具有低功耗的场景；其二，可靠性比较高且延时短的场景。根据不同的场景，面临的问题也有所差异，差异性主要体现在：在网络环境下用户对网络最低传输速率的体验；一定面积内网络支持的设备总量；数据从发出到接收过程中的时间；满足网络性能要求的同时，双方之间产生的最大速度；在一定区域内流量的总和；单个用户体验时最高的传输峰值等，而且这些功能在5G通信网络技术中，都会根据场景的不同而有不同的考核标准。

2 光传送网的特点

光传送网主要是在特定的范围内，为用户的各种业务提供传输通道的网络，能够保证用户数据传输的可靠性。光传送网的主要作用是传输网络、选择路径、复用以及监视等。光传送网能够帮助多种用户网络信号的处理及传输。光传送网可以对不同用户使用的网络信号进行映射及传输，并保证数据传输的安全性和可靠性。光传送网中应用的SDN，具备跨层的全网视野，实现网络资源的优化。集中掌握全网的流量情况，不仅可以利用全网带宽的资源、缩短收敛的速度和延时情况，还有利于打破网络管理中体制存在的障碍，推动网络架构的开放性，从而提高网络的利用效率、降低网络运行的成本。光传送网中具有灵活性的SDN能够调整带宽，使光传送网提供的业务更加灵活和具有弹性，满足用户对网络中灵活快速调整带宽的需求。通过光传送网实现SDN控制器件的接口，最终达到调整带宽的目的。光传送网能够实现对NFV的应用，可以通过硬件或软件的功能，以虚拟化的技术降低成本费用，根据相应的需求完成自动服务，使运营商能够将承载网络的硬件和虚拟化的技术结合，从而实现网络中可编程的虚拟化效果。NFV能够在软件加以控制和处理，对5G网络功能的重组和增强网络的弹性具有重要作用。

3 面向5G的光传送网需求

按照5G通信网络的结构来看，光传送网处于5G通信网络中的控制面板与转发面之间，在5G网络中起到承载的作用。面对5G通信网络中比较苛刻的传输功能以及组合网络的功能，就需要光传送网的功能更加优质、智能、灵活，才能适应5G网络中的发展需求。

3.1 延时短需求

5G通信网络在物联网以及移动互联网领域的应用中，提高了对延时短的要求，空口延时不能大于1m/s，也要缩短数据从发出到接收过程中经历的时间。要求面向5G网络的光传送网不仅能呈现出较短的传送效果，还要呈现出较短的接收效果。根据现阶段光传送网的延时情况进行分析，光传送网传输的数据从发出到接收过程中经历的时间出现延时的现象，主要是由于网络中光纤传输的路径、中继站点等导致数据在传输过程中出现延时。其中网络中光纤传输的路径原因导致的数据在传输过程中出现延时现象约占80%，所以在光传输网中能够有效降低延时的方法可以规划出最短的光纤传输路径。还可以选择超低损光纤的方式减少点中继的数量，以此来满足5G网络下对光电传送网功能的需求。

3.2 高可靠性需求

5G网络在运行中需要有较高的可靠性，这就需要光传送网在5G网络下传输的过程中提供较高的可靠性。现阶段，光传送网已经有不同类型的保护措施，而且光传送网在运行中的模型大多呈现的是环形组网，该种方式主要路径的延时性较差，不符合光传送网在5G网络中延时短的需求，所以需要将光传送网中的网络结构进行升级，在延时短方面，可以减少复用的层级以及减少或者取消缓存等方式来满足5G网络中对延时短的需求，使传输的时间达到1μs挥着更短。在组网架构方面，可将网络扁平化，与最短光纤传输路径相结合，共同构建出延时短、高可靠性的光电传送网。

3.3 灵活化需求

5G通信网络中的业务内容比较丰富，在网络应用的不同场景中需要光传送网的功能更化灵活化，这就在一定程度上要求光传送网在5G网络的运行中提高其灵活性能。所以光传送网需要引进更多先进的技术，才能满足5G网络对光传送网的需求，使光传送网在面向5G网络中能够更加灵活，增加光层与电层的协调性能，充分提高网络传输过程中的灵活性。

3.4 智能化需求

5G通信网络技术具有灵活、开放、智能等特征，这就需要5G网络中的光传送网能够控制软件定义网络架构的能力，从而使网络真正实现优化和升级。5G通信网络主要以软件定义网络为主要技术，将控制面与转发面加以分离，使网络系统变得更加灵活、开放、智能。光传送网结合软件定义网络的相关技术之后能够在5G通信网络中发挥出价值，如对控制面进行集中控制，增强控制面中的智能功能，提高网络业务中的工作效率以及资源的利用率；借助5G通信网络中的虚拟性特征以及资源，完成对硬件和软件的分离，充分实现移动互联网中控制器的开放性，使运营中的管理更加简化；通过网络的开放特征以及应用层中的接口，使光传送网的业务具有编制程序的能力，从而使网络的带宽更加灵活，满足光传送网在5G网络中的需求。

3.5 大容量需求

就目前光传送网的发展形势而言，光传送网络中的主线已经越来越成熟，而且光传送网中的传输功能会随着各种新技术的应用不断创新，增加光传送网中的容量，以此来满足光传送网在5G网络中对大容量的需求。

4 面向5G光传送网面临的挑战

光传送网作为网络中的核心部分，在面对5G通信网络技术中的大容量、速度快、灵活智能化等需求时，光传送网就目前的发展形势来看，面临的挑战主要有以下几个方面：

4.1 选择及落实光传输技术方面

根据网络中的承载需求来说，光传送网络由传送网络、接收网络以及核心网络构成。根据5G网络的发展需求，光传送网在光传输技术方面面临着多样化的挑战，尤其是传送网络的问题最为明显，5G网络中要求光传送网具有大容量以及密集度比较高的接入，但是该特征使得传送网络中的光纤直驱无法应用在5G网络中。选择满足传送网络功能的技术还有待研究，而且5G网络中就目前来说，还未对数据从发出到接收过程中经历时间的相关指标进行规定，因此光传送网在面向5G网络中的传输仍面临挑战。

4.2 网络架构方面

在5G网络中需要光传送网具备大宽带以及延时短的特征，5G网络的到来，对RAN架构及核心网络架构都产生了一系列的影响，CRAN网络由4G网络中的BBU+RRU两级结构升级到CU、DU、AAU的三级结构。CU与DU不仅能够实现分散部署，还能够实现合并部署。根据其不同部署情况，CRAN网络可以分为三种不同的网络，主要为AAU与DU之间属于前传网络、DU与CU之间属于中传网络、CU以上属于回传网络。前传网络的传送网能够根据不同的场景，灵活选择光纤直驱、有源WDM、无源WDM方案，前传网络并没有明确对光传送网的需求；而中传网络和回传网络都需要光传送网满足大宽带、灵活化等需求，所以这两种网络可以选择相同的承载方案。

随着SDN、NFV等技术的不断引进，5G网络逐渐向DC化升级，成为5G网络的载体，而传统设备NFV化部署于DC之上，主要提供其计算、转发以及储存等功能。电信机房重新构成DC四级结构。对于无线网络来说，由于射频单元以及有源WDM等都需要集中分布在基站上，因此四级的DC结构将升级成五级的DC网络结构。现阶段，IPRAN/PTN主要承载4G及政企组的网络型业务，在5G时代中，需要以SDN为切入点，与DC网络结构相结合，将IPRAN/PTN设备普遍应用于各层级的DC中进行部署。5G网络中的光传送网将会采取基础设施、网络的功能以及协同编排方案的三层架构。

5 结束语

综上所述，按照5G通信网络的发展要求，光传送网承载网络需要满足大容量、延时短、灵活化、高可靠性以及智能化等方面的需求，但是光传送网在5G网络中仍面临着很多挑战。所以要想使光传送网在5G网络中满足其发展需求并解决这些挑战，相关研究部门就需要对光传送网的技术加以革新，强化5G网络中光传送网技术的性能，为5G网络下光传送网的发展奠定基础。