OTN技术在5G传送网中的应用

李 娅

（中国广电山东网络有限公司，山东 济南 250013）

0 引 言

近年来，随着网络信息技术的普及和国内通信产业技术的全面变革，智慧城市建设、工业互联网以及智能终端等多场景应用逐渐在各个行业中发挥重要作用。5G传送网因其可移动通信场景业务、传输速率高以及较低延时性等优势，为拓宽互联网+产业链与发展人工智能（Artificial Intelligence，AI）产业等奠定基础[1]。只有不断完善传输承载网结构功能，强化传送网技术支撑与架构设计等，才能使5G传输网不断满足智慧城市与工业高速发展的需求。对于5G传送网来说，不同业务情境的承载要求具有一定差异性。其中，增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）具有快速分组转发能力、大宽带以及大容量的要求，超高可靠与低时延通 信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）必须保证时延在1 ms以内，海量机器类 通 信（massive Machine Type of Communication，mMTC）则要求大规模服务的聚合交叉调度能力，并保证实时访问。由此就需要匹配一种既能满足5G特性又比较成熟的承载技术。光传送网（Optical Transport Network，OTN）技术融合了Windows驱动模型（WDM）与同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）两者的优势，是现阶段5G传送网的最佳选择[2]。本文主要探讨5G传送网对OTN技术的实际应用。

1 OTN技术概念

我国信息产业迅速发展的现阶段，客户需求也随之增加。对于通信行业来说，高宽带、多样化是其标志之一。如何接入相关业务，实现高带宽的传输，是现阶段通信运营业务需要解决的重要问题。当前的通信传输技术以同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技术为基础，而SDH技术的优势在于网络维护管理、保护与编程能力较好，不足之处主要是业务需求较小。光传送网（Optical Transport Network，OTN）是以光层技术为基础，具有大粒子编程与多波长传输功能的一种传输技术[3]，结合了WDM与SDH两者的技术优势，能够实现光层与电层子波长的交互编程，可有效管理SDH技术字节，为网络管理维护提供了高带宽与多样化传输网络。

2 OTN的技术特点与优势

从根本上说，OTN技术是以WDM与SDH为基础的传输网络技术，其中SDH同步数字系统属于标准定义，为信号传输提供了信息结构，而信息结构层是同步传送模块等级N（Synchronous Transport Module level-N，STM-N）的传输模块[4]。SDH技术的标准包括映射、同步以及复用等，具有光接口与网管特性，对信号传输具有多样性与高可靠性保护功能。而WDM波分复用则是在光纤内利用复用技术合并两个以上不同波长的光信号，用解复用在接收端分离信号。WDM波分复用技术将不同光信号传输于同一光纤中，通常各波长会选择频域划分，而波长通道会占用带宽[5]。OTN技术对多样化开销字节进行了定义，开销与管理维护能力强大。为满足5G网络应用特性，承载网络需要满足稳定性好、容量大以及时延小等更多要求，因此合理选择光传输方案至关重要。而OTN技术的超大容量宽带传输与大颗粒带宽复用特性符合5G网络应用需求，OTN改进节点，能够降低由于长距离组网而导致的时间延迟。

3 5G业务场景对传送的需求

当前，5G传送网所处理的应用场景主要分为超高可靠与低时延通信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）、增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）以及海量机器类通信（massive Machine Type of Communication，mMTC）三类。

基于现阶段技术与标准分析，eMBB业务还在初步应用阶段。随着近些年市场需求与技术水平的不断提升，mMTC与uRLLC业务逐渐被广泛应用于未来传送网中。三大业务场景也将更多新要求赋予回传网络，由此就给承载网带来更大需求压力与挑战，主要体现如下：

（1）作为5G传送网的关键技术指标，移动宽带承载网必须满足现阶段超过10倍的宽带需求[6]；

（2）uRLLC、eMBB以及大规模机器通信等业务场景对服务应答、时延等有差异化要求，由此，互联网必须根据实际情况对信道资源进行科学分配，从而提供超强配备能力；

（3）可靠通信与超低演示要求承载网络应该满足高精度与低延时目标，因此5G承载网络必须配备精度较高的时间测量；

（4）虚拟化部署环节，5G核心网的网络功能虚拟化要求配备特定设施，从而满足资源共享需要。

随着5G基站数量不断增多，为了控制基础建设成本，需要不断提高通信网络质量，进一步扩充无线接入网，以保证5G基站建设符合业务发展需求。

4 5G传输网络对OTN技术的应用

5G传输网络的部署主要分为三部分，即前向传输（简称前传）、中间传输（简称中传）以及反向传输（简称回传）。其中，5G网前传位于基站控制器分布式单元（Distributed Unit，DU）和基站有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）之间，5G网中传位于集中单元（CentralizedUnit，CU）与DU之间；而回传网络则位于核心网与CU之间，是链接5G接入网与核心网的重要纽带。5G网络整体架构如图1所示。

图1 5G传送网整体架构示意图

4.1 5G网前传对OTN技术的应用

现阶段，5G前传采用无源波、光纤直驱两大方案。其中，光纤直驱属于分布式基站承载模式，也就是说，在基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）、射频拉远模块（Remote Radio Unit，RRU）之间选择直纤实现点对点传输，组网与施工比较简单，然而所消耗光纤资源比较高，而且具有较高铺设成本。无源波主要是依照各站型需求，配置点对多点的6～18波设备，有助于节约光纤，同时也能够解决光纤直驱所存在的资源问题。然而，该方案组网比较单一，宽带与容量依旧无法满足5G基站发展需求[7]。

随着近些年网络业务需求量持续增加，小型OTN所承载的5G前送应运而生，使用3～15路汇聚小型OTN，能够配置200 Gb·s-1速率的带宽，实行方案为：

（1）配置 25 Gb·s-1×4的光模块，这一模块有良好的性能与效果，缺点是投入成本较高；

（2）配置 50 Gb·s-1×2双波长光模块，这一模块具有良好应用效果，且技术较为成熟，具有显著性能优势，且具有较低的成本投入；

（3）配置单波长模块，容量为 100 Gb·s-1，这一模块属于新产品，有待深入研究其稳定性。

通过OTN技术承载5G前传，与无源波分相比，能够摆脱传统设备束缚，可实现灵活、独立部署，而且能够实现4G和5G之间的网络互通，网络兼容性比较强，有助于实现传送网改造，同时与多网络并存。

4.2 5G网中传对OTN技术的应用

通常，5G传送网会将BBU进行分布单元（Distributed Unit，DU）、 集 中 单 元（Centralized Unit，CU）的划分，这两者的传输一般会选择环形网络方式。5G中传通过OTN技术实现信息的传送，有助于提高宽带应用水平，缩短宽带传输时间，而且有助于改善系统稳定性。全网交叉连接的灵活性能够与各系统容量相匹配，有助于站点实现独立扩展与升级，最终满足最优容量配置。而继承分组强化能力的OTN技术可以在某种程度上采集CU站点信息，增强系统运行的灵活性，实现DU站点信息的全面汇聚[8]。

4.3 5G网回传对OTN技术的应用

从根本上说，5G传送网若想实现大流量传输城域网，核心在于回传网所采用的传输技术。通过OTN技术实现网络传送，能够有效连接5G所承载的相关信息数据，达到DC端高速连接的目的，建设宽带资源库，与DC业务需求相结合，对宽带进行合理调整和配置。集成分组E-OTN技术不仅能够实现5G回传互联网承载能力的提升，而且有助于降低L0-L1的传输时延，增加5G承载容量，同时还能支持L2-L3的灵活转发与流量聚合。

除此之外，网络的建设可分层展开，尤其是环形汇聚层建设。通常，汇聚层成环带宽需求保持在500～1 000 Gb·s-1的范围，在光层选C波段N×25 Gb·s-1/100 Gb·s-1密集型光波对设备 ROADM 分插复用组网，而电层则通过配置OTN实现点对点ODU路径相连。核心层中选择智能控制平面，以实现资源动态管理与端到端业务部署等功能，以有效保护动态路由，提高网路安全和稳定性。

5 结 语

OTN技术是面向5G传送网承载优化的一种网络技术，现阶段已具备网络切片、ODUK颗粒划分、Flex接口以及分组处理等能力，支持5G传送网端到端的组网需求。该技术的目标是将低功耗、低成本以及低时延的业务承载方案提供给下一代城域网。在5G传送网中应用OTN技术，能够实现低时延、大带宽以及开放管理接口等功能，使5G传送网综合业务承载需求得到满足，不仅能够为5G传送网提供端对端透明传输，而且可提供距离比较长的数据传送和大容量灵活组网。因此，OTN技术用于5G传送网的优势非常明显，而且在5G传送网未来发展中也发挥着关键作用。