馮 鍇

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣州 510310）

0 引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷向前發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息量急劇增加，而網(wǎng)絡(luò)信息的安全越來(lái)越受到政府、運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)的重視。個(gè)人信息泄露、網(wǎng)絡(luò)信息詐騙事件的不斷發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重危害了我國(guó)人民群眾的生活、工作以及生命安全。在當(dāng)前信息發(fā)展的形勢(shì)下，亟需建立健全的安全預(yù)警分析機(jī)制，來(lái)應(yīng)對(duì)新形勢(shì)、新環(huán)境下的信息安全威脅因素。自動(dòng)駕駛、互聯(lián)網(wǎng)、LOT、AR/VR 等業(yè)務(wù)，控制面與用戶面分離的5G 核心網(wǎng)等新架構(gòu)，都需要承載網(wǎng)，支持大帶寬、低時(shí)延、同步、靈活性、協(xié)同等特性，這些都給5G 承載網(wǎng)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。OTN卻可以滿足其中大部分的需求，所以是5G 承載技術(shù)的最佳選擇。

1 業(yè)務(wù)需求分析

5G 網(wǎng)絡(luò)必須要求承載網(wǎng)要滿足0.1-1Gbps 用戶體驗(yàn)速率、每平方公里100萬(wàn)的連接密度、每平方公里數(shù)十T 的流量密度、毫秒級(jí)的端到端時(shí)延、數(shù)十Gbps 峰值速率及每小時(shí)500KM 以上的移動(dòng)性要求，承載網(wǎng)面臨巨大的挑戰(zhàn)就是業(yè)務(wù)帶寬迅速增加，、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)更靈活，移動(dòng)性管理更加高效和網(wǎng)絡(luò)體系更加安全。

2 5G 時(shí)代組網(wǎng)模式分析

（1）5G 網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)剖析。5G 網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)分為3層：靈活組網(wǎng)的無(wú)線接入云、智能開(kāi)放的控制云和高效低成本的控制云。第一，接入云支持集中、無(wú)線MESH 等多種場(chǎng)景部署、靈活的組網(wǎng)功能和接入資源協(xié)調(diào)管理、接入控制和承載分離；第二，控制云主要是支持集中化網(wǎng)絡(luò)控制功能，并且支持網(wǎng)元功能軟件化、虛擬化、可重構(gòu)；第三，轉(zhuǎn)發(fā)云具有剝離控制功能以及支持近基站轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)具有業(yè)務(wù)能力和轉(zhuǎn)發(fā)能力。

（2）5G 承載網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)。無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)由4G 的BBU、RRU 兩級(jí)結(jié)構(gòu)演進(jìn)到5G 的AAU、DU 和CU 三級(jí)結(jié)構(gòu)。CU 主要事為了實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)的無(wú)線高層協(xié)議棧功能，并且支持部分核心網(wǎng)業(yè)務(wù)的下沉和邊緣業(yè)務(wù)的有關(guān)部署，而DU 主要是為了滿足實(shí)時(shí)性需求和實(shí)現(xiàn)物理層功能。

3 5G 承載技術(shù)及方案應(yīng)用

3.1 前傳承載方案

（1）光纖直聯(lián)方案。在光纖直聯(lián)方案中，每一個(gè)無(wú)線設(shè)備AAU 和DU 之間都是通過(guò)光纖直聯(lián)，并且方案實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但存在的問(wèn)題就是需要很多光纖資源。5G 網(wǎng)絡(luò)初期，一個(gè)5G 基站3 個(gè)Cell，要需要6 根光纖（單纖單向）或3根光纖（單纖雙向），3G/4G/5G 共址站，光纖必須還需要累加3G/4G 基站所需的尾纖；在5G 網(wǎng)絡(luò)成熟期（高頻組網(wǎng)或低頻增點(diǎn)）：則需要更多的光纖資源。根據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)計(jì)，5G 時(shí)代的光纖用量將比4G 時(shí)代的光纖用量多16倍。

（2）無(wú)源WDM 方案。在無(wú)線設(shè)備AAU 和DU 上安裝彩光模塊，利用1對(duì)光纖甚至1根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)AAU到DU 之間的連接。雖然節(jié)省光纖用量，但還存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：第一、波長(zhǎng)通道數(shù)受到限制；第二，波道規(guī)劃和管理困難；第三，運(yùn)維困難；第四，故障定位困難。

（3）有源OTN 方案。有源OTN 方案在AAU 和DU機(jī)房配置城域OTN/WDM 設(shè)備，多個(gè)前傳信號(hào)要通過(guò)WDM 共享光纖資源，并利用OTN 開(kāi)銷來(lái)實(shí)現(xiàn)管理和保護(hù)。這個(gè)方案所具有的優(yōu)勢(shì)就是組網(wǎng)比較靈活，并且支持星型、鏈型、環(huán)型組網(wǎng)；大帶寬，單通道速率可以達(dá)到10G/25G/50G/100G/200G；并且同時(shí)支持CPRI、兼容4G 和5G 多制式前傳；支持LOS/LOF/BDI/BEI/AIS/FEC/PT/TTI/DM 等多種OAM 機(jī)制；支持ns 級(jí)別同步精度；支持移動(dòng)寬帶、固網(wǎng)寬帶等多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一調(diào)整；還支持光層保護(hù)和電層保護(hù)，比較安全可靠。但是成本比較高，未來(lái)科技可以通過(guò)非相干超頻技術(shù)和低成本的可插拔光模塊來(lái)降低成本。

（4）光源集中無(wú)源DWDM 方案。AAU 和RRU 側(cè)插入的光模塊并不含光源，在CO 集中設(shè)置光源，向每個(gè)無(wú)源模塊節(jié)點(diǎn)輸送不帶調(diào)制的直流光信號(hào)，無(wú)源模塊通過(guò)接收CO 的連續(xù)光波并調(diào)制成為信號(hào)光后，可以返回CO 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行業(yè)務(wù)上行。光源集中無(wú)源DWDM 方案的優(yōu)點(diǎn)就是可以節(jié)省光纖資源，在降低成本、提高性能等方面優(yōu)勢(shì)比較明顯。無(wú)源WDM 方案、光源集中無(wú)源DWDM 方案、有源OTN 方案所面臨的一個(gè)共同挑戰(zhàn)就是降低時(shí)延，來(lái)實(shí)現(xiàn)5G 前傳時(shí)延100us 的指標(biāo)要求。

（5）超低時(shí)延OTN。OTN 時(shí)延優(yōu)化措施包括以下幾個(gè)方面：第一，針對(duì)5G 前傳場(chǎng)景、以及旁路芯片內(nèi)不必要的功能模塊和FIFO 緩存，包括FIFO 緩存的深度和資源調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化；第二，優(yōu)化OTN 成幀結(jié)構(gòu)和映射封裝方式，采用更大的支路時(shí)隙（TS）。5G 前傳的方案中，光纖直聯(lián)技術(shù)適用光纖資源豐富情況下的地區(qū)，而無(wú)源WDM 方案、光源集中無(wú)源DWDM 方案、有源OTN 方案及超低時(shí)延OTN，則適用于光纖資源比較緊張的地區(qū)。

3.2 中傳/回傳承載方案

5G 中傳和回傳對(duì)于承載網(wǎng)需求都是一致，可以采用統(tǒng)一的承載方案。OTN 具有靈活的組網(wǎng)方案、節(jié)省光纖資源、電信級(jí)運(yùn)維管理及較為全面的保護(hù)機(jī)制等特點(diǎn)在5G 承載網(wǎng)技術(shù)中具有優(yōu)勢(shì)?；贠TN 技術(shù)的5G 中傳、回傳承載方案有：分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN 組網(wǎng)方案；端到端的分組增強(qiáng)性O(shè)TN 方案。

（1）分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN 組網(wǎng)方案。分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN 組網(wǎng)方案，其中傳網(wǎng)路采用分組增強(qiáng)性O(shè)TN 方案，通過(guò)ODUk 穿通模式來(lái)保證帶寬需求，回傳網(wǎng)絡(luò)通過(guò)FlexE 技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片和物理隔離。

（2）端到端的分組增強(qiáng)性O(shè)TN 方案。分組增強(qiáng)型OTN 方案通過(guò)支持IP 層報(bào)文處理和轉(zhuǎn)發(fā)，支持SR、BGP、支持OSPF/IS-IS 等基本路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且支持OAM 協(xié)議。OTN 節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)業(yè)務(wù)需求，通過(guò)IP/MPLS-TPoverODUk 通道一跳直達(dá)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)，進(jìn)而保證5G 業(yè)務(wù)的低時(shí)延和大帶寬的需求。

4 中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商5G 承載方案

面向5G 時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商經(jīng)過(guò)綜合考慮建網(wǎng)成本、演進(jìn)、運(yùn)維和靈活性等需求，來(lái)研究實(shí)驗(yàn)5G 承載網(wǎng)。目前，研究實(shí)驗(yàn)共兩種方案：第一種方案，前傳采用分組增強(qiáng)性O(shè)TN；第二種方案是端到端分組增強(qiáng)性O(shè)TN/STN2.0。電信、移動(dòng)及聯(lián)通的5G 承載方案都能滿足5G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，從業(yè)務(wù)和用戶角度來(lái)說(shuō)并不會(huì)存在較大差別，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自己業(yè)務(wù)情況推承載方案，三大運(yùn)營(yíng)商的5G 承載方案都各具優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G 承載網(wǎng)試驗(yàn)網(wǎng)研究的推進(jìn)，5G 通信開(kāi)始慢慢進(jìn)入我們的生活。OTN 可以實(shí)現(xiàn)5G 對(duì)承載網(wǎng)絕大部分的需求，目前它是5G 承載技術(shù)的最佳選擇。本文通過(guò)對(duì)基于OTN 的5G 承載網(wǎng)所采用的組網(wǎng)方案進(jìn)行研究、分析和總結(jié)，希望能夠?qū)?G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究和建設(shè)有很好的指導(dǎo)意義。