OTN在5G傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用分析

劉仕俊　陳家義

摘 要：信息化時代背景下，第五代移動通信技術(shù)（5G）的出現(xiàn)，促進(jìn)了信息傳輸效率和傳輸質(zhì)量的提高，在很多領(lǐng)域都得到了有效應(yīng)用。在對5G技術(shù)進(jìn)行推廣和普及的過程中，5G傳輸網(wǎng)承載方案是確保技術(shù)發(fā)展的核心所在，文章從5G和OTN的概念出發(fā)，對OTN在5G傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能為5G技術(shù)的發(fā)展提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：OTN;5G傳輸網(wǎng);應(yīng)用

0? 引言

伴隨著5G技術(shù)的發(fā)展和普及，越來越多的行業(yè)開始進(jìn)入5G領(lǐng)域，帶動了5G業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，想要滿足5G業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，為用戶提供低時延、大帶寬的通信服務(wù)，可以將OTN技術(shù)引入5G傳輸網(wǎng)。在推動5G業(yè)務(wù)實施、完善5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對OTN承載的研究。

1 5G與OTN

5G指第五代移動通信技術(shù)，具備更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，而且其響應(yīng)時間更短（低于1 ms）。同時，5G網(wǎng)絡(luò)的容量極其巨大，可以提供千億設(shè)備的連接，能夠有效滿足物聯(lián)網(wǎng)的通信需求，不管是流量密度還是連接密度都大幅提升，具備更高的系統(tǒng)協(xié)同化和智能化水平[1]。

OTN光傳送網(wǎng)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)類型，能夠在光域內(nèi)完成業(yè)務(wù)信號的傳送、復(fù)用、路由選擇和監(jiān)控工作，可以有效地保證業(yè)務(wù)信號的生存型及性能指標(biāo)。OTN通過在WDM光網(wǎng)絡(luò)中移植SDH相關(guān)理念和技術(shù)的方式，對WDM在實際應(yīng)用中存在的維護(hù)管理和性能監(jiān)控缺陷進(jìn)行了彌補，支撐用戶信號的透明傳送及高帶寬復(fù)用交換，開銷支持能力強(qiáng)大。OTN具備幾個顯著優(yōu)勢：一是OTN在結(jié)構(gòu)上擁有ITU-TG.709的幀結(jié)構(gòu)，可以有效地支持多種客戶信號映射及透明傳輸，包括以太網(wǎng)、ATM、SDH等;二是OTN利用光通路數(shù)據(jù)單元對電層帶寬顆粒進(jìn)行定義，在面對高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)時，不管是適配還是傳送的效率都可以得到明顯提升;三是OTN能夠提供和SDH相似的開銷管理能力，其在光通路層的OTN幀結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)OCh層的監(jiān)視和管理功能。

2 5G傳輸網(wǎng)的承載需求

2.1? 關(guān)鍵需求

5G傳輸網(wǎng)在運行中，從保障自身業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠運行的角度，需要滿足幾個關(guān)鍵需求，一是大帶寬，在增強(qiáng)型移動帶寬對流量需求加大的情況下，5G傳輸網(wǎng)必須具備更大的帶寬才能滿足實際運行需求;二是靈活性，在核心網(wǎng)云化的背景下，業(yè)務(wù)流向呈現(xiàn)不明確性的特征，5G網(wǎng)絡(luò)可以運用SR隧道技術(shù)保證連接的靈活性;三是多樣化，5G網(wǎng)絡(luò)本身對網(wǎng)絡(luò)帶寬和時延等方面的需求存在很大區(qū)別，其業(yè)務(wù)所具備的多樣化特征，要求網(wǎng)絡(luò)必須能夠?qū)崿F(xiàn)端到端分片功能[2]。

2.2? 應(yīng)用場景

5G相關(guān)應(yīng)用場景：一是熱點高流量，圍繞一些人流密集區(qū)域提供服務(wù)，如商業(yè)區(qū)域、學(xué)校等;二是無縫廣覆蓋，強(qiáng)調(diào)能夠完成全區(qū)域的基本覆蓋，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?三是可靠低時延，主要是為了滿足一些特殊的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，如自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等;四是連接低功耗，在降低網(wǎng)絡(luò)運行功耗的同時，可以實現(xiàn)良好的連接，為物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等提供可靠支撐。

2.3? 承載需求

不同建設(shè)階段，5G網(wǎng)絡(luò)有著不同的承載需求，建設(shè)初期，5G傳輸網(wǎng)對帶寬和時延并沒有非常嚴(yán)格的要求，增強(qiáng)型移動帶寬業(yè)務(wù)及終端成熟度較高，可以率先應(yīng)用到商業(yè)模式中;建設(shè)中期，5G對時延的要求開始變得嚴(yán)苛，不過超低時延以及超高可靠性的應(yīng)用依然處于探索階段，預(yù)計2022年之后，才會逐步成熟;建設(shè)遠(yuǎn)期，在實現(xiàn)上述目標(biāo)的前提下，進(jìn)一步“大連接”，降低成本和功耗。

5G核心網(wǎng)采用的服務(wù)架構(gòu)是SBA，在針對服務(wù)功能進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要將服務(wù)化接口設(shè)置到控制面板的相關(guān)功能模塊中，滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)功能的靈活定制需求。核心網(wǎng)可以實現(xiàn)CU分離，做好控制面的集中控制，從而實現(xiàn)用戶面分布式部署以及高效轉(zhuǎn)發(fā)的目標(biāo)。在核心網(wǎng)中，網(wǎng)元之間及附近有關(guān)網(wǎng)元間接口的主要承載方式包括傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和IP專網(wǎng)等，5G和無線基站的承載方式為省內(nèi)傳輸網(wǎng)和IP專網(wǎng)，其內(nèi)容包括：（1）N1接口，即終端與控制面接口，以省內(nèi)傳輸網(wǎng)實現(xiàn)省內(nèi)段承載，IP專用網(wǎng)實現(xiàn)省際段承載; （2）N2接口，即5G基站和控制面接口，考慮到AMF集中化場景與NR跨省部署的關(guān)聯(lián)性，可以利用省內(nèi)傳輸網(wǎng)實現(xiàn)省內(nèi)段承載，IP專用網(wǎng)實現(xiàn)省際段承載;（3）N3接口，即基站和用戶面接口，可以結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)中的S1-U接口分析，本地傳輸網(wǎng)是其主要承載方式。

3? 面向5G傳輸網(wǎng)的OTN承載思路

3.1? 優(yōu)化組網(wǎng)架構(gòu)

結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)分析，其邏輯分為3層，分別是接入云、控制云和轉(zhuǎn)發(fā)云，接入云可以為靈活無線組網(wǎng)以及多場景部署提供支撐，確保資源接入的協(xié)調(diào)性和有效性，也能夠完成資源的承載分離;控制云具備智能開發(fā)的特征，能夠借助集中化網(wǎng)絡(luò)控制以及網(wǎng)元功能虛擬化的方式，達(dá)到理想的效果;轉(zhuǎn)發(fā)云支持近基站轉(zhuǎn)發(fā)，可以保持良好的業(yè)務(wù)能力。對5G傳輸網(wǎng)的邏輯架構(gòu)進(jìn)行分析，其在業(yè)務(wù)承載方面，具備三級結(jié)構(gòu)，一是AAU，可以實現(xiàn)有源天線處理;二是DU，可以確保物理層功能的順利實現(xiàn)，滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸對實時性的要求;三是CU，可以將無線高層協(xié)議棧的功能發(fā)揮出來，為核心網(wǎng)業(yè)務(wù)下沉提供可靠支撐[3]。

3.2? 明確承載技術(shù)

3.2.1? 前傳技術(shù)

在借助OTN實現(xiàn)5G業(yè)務(wù)傳輸?shù)倪^程中，需要在AAU和DU之間實現(xiàn)前傳。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，一般選擇C-RAN結(jié)構(gòu)，運用裸光纖完成設(shè)備之間的連接，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸，這種方式很容易導(dǎo)致光纖資源浪費的情況。在5G傳輸網(wǎng)建設(shè)初期，每個5G基站至少需要配備3根雙向單纖，隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，光纖資源的需求量也在不斷提升，而且因為4G與5G共站現(xiàn)象的存在，還需要對4G尾纖進(jìn)行配置，業(yè)務(wù)傳輸?shù)某杀据^高。以WDM技術(shù)為支撐，能夠借助無源合分波器，在一堆光纖中，實現(xiàn)多路波長復(fù)用，節(jié)約光纖資源的同時，也不需要額外設(shè)置電源，降低成本費用。需要注意的是，采用該技術(shù)必須配備相應(yīng)的彩光接口，借助無線設(shè)備保障接口通信，故障定位的難度較大，如果設(shè)置智能管理裝置，則會導(dǎo)致管理成本的增大，也可能影響傳輸網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。借助有源OTN組網(wǎng)，需要對城域OTN/WDM進(jìn)行優(yōu)化部署，OTN保證了組網(wǎng)方式的靈活性，網(wǎng)絡(luò)的運行和維護(hù)成本能夠大大降低。從業(yè)務(wù)的規(guī)模角度出發(fā)，可以選擇不同的組網(wǎng)方式，在保證大帶寬的同時，可以獲得較高的單通道速率，最大可以達(dá)到200 G。不管是采用4G通信還是5G通信的方式進(jìn)行前傳，都可以采用有源OTN策略，建立的5G網(wǎng)絡(luò)能夠支持多種業(yè)務(wù)，切實保障網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?。不過從目前來看，OTN建設(shè)的成本相對較高，需要技術(shù)人員加大研發(fā)力度，在推動工藝技術(shù)成熟的同時，通過引入插拔光模塊等策略，降低成本。

3.2.2? 中傳技術(shù)

中傳技術(shù)主要滿足DU和CU間的數(shù)據(jù)傳輸需求，技術(shù)人員必須明確不同站點的不同分布單元容量，確保傳送站點波長速率能夠與容量匹配。借助E-OTN功能，可以實現(xiàn)對單元站點的集中布置，通過資源匯聚完成信息的轉(zhuǎn)發(fā)工作。在分布式站點中，應(yīng)該確保各單元信息的收斂性，實現(xiàn)信息的可靠傳送。當(dāng)單元業(yè)務(wù)量相對較小時，可以配備光數(shù)字單元保證速率的靈活性。在對5G傳輸網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)的過程中，OTN技術(shù)的應(yīng)用能夠提高網(wǎng)絡(luò)容量，減少資源損耗，保證良好的傳輸效率，配合時鐘優(yōu)化策略，能夠針對相位和頻率進(jìn)行調(diào)整，量誤差控制在1T以內(nèi)，從而很好地滿足5G業(yè)務(wù)傳送的需求。

3.2.3? 回傳技術(shù)

在借助OTN技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)回傳設(shè)計的過程中，應(yīng)該采用分組增強(qiáng)方案，借助無線接入網(wǎng)IP化技術(shù)，建立起OTN+IP RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃院挽`活性。OTN技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)DC高速互聯(lián)，加速帶寬資源池建設(shè)，也可以依照DC間流量完成帶寬調(diào)配。技術(shù)人員應(yīng)該對照業(yè)務(wù)需求，做好IP配置，合理利用MPLS-TP光通路數(shù)據(jù)單元中的ODUk通道，滿足網(wǎng)絡(luò)對帶寬和時延的要求。借助智能平面，可以實現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)部署，也能夠強(qiáng)化資源計算和動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)備用路徑的計算和分配，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)體驗。

4? 結(jié)語

總而言之，在5G傳輸網(wǎng)建設(shè)中，OTN發(fā)揮著重要作用，應(yīng)該得到技術(shù)人員的重視，加強(qiáng)對OTN技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，推動5G技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化和完善，實現(xiàn)SDN和ASON的智能化發(fā)展，提升系統(tǒng)的靈活性，拓展系統(tǒng)容量，推動智能光網(wǎng)絡(luò)的跨越式發(fā)展。

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[3]王毅，李勤，丁毅.淺談5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)策略[J].長江信息通信，2021（3）：213-215.

（編輯 王雪芬）

OTN application analysis in 5G transmission network

Liu Shijun， Chen Jiayi

（Beihai Vocational College， Beihai 536000， China）

Abstract：Under the background of information era， the emergence of the fifth generation mobile communication technology（5G）has promoted the improvement of information transmission efficiency and transmission quality， and has been effectively applied in many fields. 5G transmission network carrying scheme is the core to ensure the development of technology in the process of popularizing and popularizing 5G technology. Starting from the concepts of 5G and OTN， this paper analyzes the application of OTN in 5G transmission networks. Hope to provide reference and reference for the development of 5G technology.

Key words：OTN; 5G transmission network; application

作者簡介：劉仕?。?992— ），男，廣西北海人，助理講師，本科;研究方向：通信與信息系統(tǒng)。