基于光傳送網(wǎng)的5G中傳與回傳承載技術(shù)的研究

劉春林，潘齊欣

(凱里學(xué)院，貴州 凱里 556011)

1 中傳與回傳承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

核心層、匯聚層、接入層共同組成了城域光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network，OTN)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。城域光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)5G中傳與回傳的承載需求是適合的，其中5G回傳網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)著核心層、匯聚層，5G中傳和前傳網(wǎng)絡(luò)則是對(duì)應(yīng)著接入層。這些年，隨著將以太網(wǎng)、MPLS-TP等分組交換和處理技術(shù)引入光傳送網(wǎng)，并逐步演進(jìn)到了分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)，對(duì)5G IP化承載需求提供了很好的匹配[1]。

要能夠適應(yīng)中傳與回傳在靈活組網(wǎng)方面的需求，就必須在MPLS-TP技術(shù)已經(jīng)支持分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)上，提升路由轉(zhuǎn)發(fā)的功能。根據(jù)業(yè)務(wù)要求在光通路數(shù)據(jù)單元上配置IP和MPLS-TP通道，光傳送網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間就可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)一跳直達(dá)從而保證5G業(yè)務(wù)的高帶寬和低時(shí)延需求。

2 中傳與回傳承載方案

通過(guò)以上分析，我們可以進(jìn)一步把基于光傳送網(wǎng)的5G中傳與回傳承載方案細(xì)分為以下兩種組網(wǎng)方式。

(1)分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)+IP無(wú)線接入網(wǎng)方案。

在中傳部分，該方案是運(yùn)用提升路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)設(shè)備來(lái)組建中傳網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求中間的光傳送網(wǎng)設(shè)備可設(shè)置為光通路數(shù)據(jù)單元穿通模式，這樣就能夠保證5G承載對(duì)低時(shí)延和高帶寬的需求。在回傳部分，則繼續(xù)使用現(xiàn)有的IP無(wú)線接入網(wǎng)承載架構(gòu)，可分階段對(duì)營(yíng)運(yùn)商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)平滑擴(kuò)展。另外，為實(shí)現(xiàn)路由信息的交換，分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)與IP無(wú)線接入網(wǎng)之間可采用BGP協(xié)議。

邏輯配置上，需結(jié)合云的承載需求，引入EPVN、VXLAN等協(xié)議，并通過(guò)SDN協(xié)同編排，實(shí)現(xiàn)全局路徑統(tǒng)籌、智能配置和調(diào)度。

IP無(wú)線接入網(wǎng)必須采用25GE、50GE、100GE等高速接口技術(shù)來(lái)滿足5G承載對(duì)大容量和網(wǎng)絡(luò)切片的承載需求，并采用靈活以太網(wǎng)等新型接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理隔離，保證更好的承載質(zhì)量[2]。

(2)端到端的分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)方案。

要實(shí)現(xiàn)該方案，需要全程引入提升路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)設(shè)備。與分組增強(qiáng)型分組光傳送網(wǎng)+IP無(wú)線接入網(wǎng)方案比較，該方案優(yōu)點(diǎn)是可以更好地發(fā)揮分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)強(qiáng)大的組網(wǎng)能力和端到端的維護(hù)管理能力，端到端協(xié)同、全景智能、快速運(yùn)營(yíng)，構(gòu)筑起可持續(xù)演進(jìn)的5G光承載網(wǎng)絡(luò)，避免了分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)與IP無(wú)線接入網(wǎng)的互聯(lián)互通和跨專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

3 網(wǎng)絡(luò)切片承載方案

網(wǎng)絡(luò)切片究其本質(zhì)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的劃分，將網(wǎng)絡(luò)資源切分為多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于光傳送網(wǎng)來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)切片承載能力是天然就具備的，獨(dú)立的光波長(zhǎng)和光通路數(shù)據(jù)單元通道可以承載每一種5G網(wǎng)絡(luò)切片，并給予嚴(yán)格的業(yè)務(wù)隔離和服務(wù)質(zhì)量保證。分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)可以提供一層和二層的網(wǎng)絡(luò)切片承載方案來(lái)滿足到5G網(wǎng)絡(luò)切片的承載需求。

(1)一層網(wǎng)絡(luò)硬切片承載方案。

主要是運(yùn)用ODUflex進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源劃分，是基于物理剛性管道的硬切片技術(shù)。目前有兩種劃分方法，一種方法是把不同的ODUflex帶寬按照通道標(biāo)識(shí)進(jìn)行劃分。另一種方法是根據(jù)物理端口劃分承載資源，這種方法需要標(biāo)簽隔離處理物理端口對(duì)應(yīng)的所有電層鏈路，好處是實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，不足是粒度較大[3]。

(2) 二層網(wǎng)絡(luò)軟切片承載方案。

該方案運(yùn)用以太網(wǎng)的虛擬局域網(wǎng)ID或者M(jìn)PLS-TP標(biāo)簽來(lái)劃分隔離二層端口的帶寬資源，也就是邏輯上進(jìn)行隔離，是基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的軟切片技術(shù)。不同的5G網(wǎng)絡(luò)切片承載于不同的邏輯通道，并運(yùn)用QoS控制策略來(lái)解決不同網(wǎng)絡(luò)切片的帶寬、丟包率、時(shí)延等性能需求。

以上兩種方案在實(shí)際部署中，要根據(jù)5G不同網(wǎng)絡(luò)切片的功能需求來(lái)靈活選擇不同的承載方案，也可以使用混合硬/軟切片的方案，用硬切片方式來(lái)保證業(yè)務(wù)的低時(shí)延、安全隔離等需求，用軟切片方式支持業(yè)務(wù)的帶寬復(fù)用[3]。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的端到端快速配置和管理，提高網(wǎng)絡(luò)資源使用效率，提升業(yè)務(wù)開(kāi)通效率和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片承載方案還可以對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的智能控制技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，并通過(guò)開(kāi)放向上接口，運(yùn)用虛擬傳送網(wǎng)業(yè)務(wù)向上層的5G網(wǎng)絡(luò)提供對(duì)光傳送網(wǎng)資源的管控功能。

4 結(jié)語(yǔ)

與4G相比，5G的服務(wù)重點(diǎn)是行業(yè)應(yīng)用，未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)讓營(yíng)運(yùn)商實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)部署、定制化的路由、計(jì)費(fèi)、安全策略，更快捷地為行業(yè)客戶(hù)提供各類(lèi)業(yè)務(wù)需求。因此，基于光傳送網(wǎng)的5G中傳與回傳承載方案適合運(yùn)營(yíng)商對(duì)綜合業(yè)務(wù)承載的要求。從集中單元來(lái)看，一方面集中單元與分布單元之間超大帶寬、超低時(shí)延的連接被分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)構(gòu)建，支持接入快速信令，能有效、實(shí)時(shí)、高效及可靠地實(shí)現(xiàn)分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議的處理。并且分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)集成的波分復(fù)用能力可以實(shí)現(xiàn)城市之間的長(zhǎng)距離傳輸，并可以根據(jù)用戶(hù)的動(dòng)態(tài)需求適時(shí)增減傳輸鏈路的帶寬容量。另一方面，分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)強(qiáng)大高效的幀處理能力可以得以釋放和發(fā)揮，通過(guò)專(zhuān)用硬件完成快速成幀、壓縮解壓和映射功能，分布單元傳輸連接中時(shí)延要求極其敏感的功能得以有效實(shí)現(xiàn)。