黄泰湖
中国移动通信集团广西有限公司南宁分公司 广西南宁 530022
摘要：伴随着5G技术的发展，各行各业陆陆续续开始进驻5G领域，促使5G业务规模不断壮大。而面向5G业务，需要提供大带宽、低时延的网络通信服务，确保建立的信息传送网能够顺利进行5G业务承载。OTN为光传送网的英文缩写，具有大带宽和高容量的特点，能够保持较高传输效率，使时延得到降低，能够满足5G业务开展需求。因此在5G业务发展过程中，还要加强OTN承载研究，通过提高高效、便利网络服务满足5G技术应用需求。
关键词：5G业务；OTN承载；传送网
引言
5G移动通信技术中承载网的组网架构是目前全球移动通信技术领域中重要的技术课题之一。光传输网简称OTN，是光传输网络的一种新组网技术，该技术保证数据的性能指标和生存性，同时可以完成业务数据的分发、重选、路由更新、网络监控的光传输网络，OTN充分发挥了有线光域信号传输与无线电域数据处理的技术优势，新的组网技术可以为多个网元同时提供端到端所应具有的多种透明传输信道和强大的数据组网能力，还同时可以为多个接入点终端提供远距离、大容量的数据传输。
15G技术简介
2019年6月6日，我国工信部对四大电信基础运营商发放了5G运营牌照，标志着我国5G网络大规模建设的开始。5G具有更大的容量、更高的数据速率、更低的时延、更多的连接和对业务类型进行切片等特性，因此5G的网络架构与4G有很大的不同。5G对4G的BBU与RRU功能进行了重新切分，将无线接入网（radioaccessnetwork，RAN）划分为有源天线处理单元（activeantennaunit，AAU）、分布单元（distributeunit，DU）和集中单元（centralizedunit，CU）三部分。DU和CU功能按处理内容的实时性进行切分，DU设备主要处理物理层功能和实时性需要的层2功能，考虑节省RRU和DU之间eCPRI接口的传输资源，部分物理层功能上移至AAU实现；而CU设备主要包含非实时性的无线高层协议栈功能，同时也支持部分核心网功能的下层和边缘应用业务的部署。AAU和DU之间的数据传递称为前传（fronthaul），前传距离为300m~20km；DU和CU之间的数据传递称为中传（middlehaul），中传的最远距离不超过80km；CU与核心网之间的数据传递称为回传（backhaul），回传的距离在200km以内。CU功能灵活，可与DU共址部署，也可集中云化部署在X86服务器上。5G就单站来说划分为前传、中传和回传，而对于整体的承载网络，总体上划分为接入层、汇聚层和核心层，前传和中传对应于接入层，回传对应于汇聚和核心层。5G前传在建设初期主要采用从DU（或DU＋CU）到AAU的光纤直驱方式，在光纤管道资源紧张时可采用无源WDM技术、有源WDM/OTN技术、WDM-PON技术或PAB-WDM技术等。在接入层中，DU（或DU+CU）都连接到接入路由器（又称A设备），最多6个A设备组成一个接入环，接入环在一对区域汇聚设备（称为B设备）上进行流量汇聚，一对汇聚设备可汇聚3~10个接入环，各个汇聚环的流量再在城域汇聚设备ER上进行汇聚，然后通过省域CN2骨干传输网传输到省会设备PE，最后连接到4G核心网设备（EPC）和5G核心网设备（5GC）。由于5G网络的前传eCPRI信号一般采用透明传输的处理方式，不感知具体内容，因此前传对网络切片无需做特殊处理。中传和回传对所需的承载需求是基本类同的，本文主要论述5G的中传和回传的承载技术及未来的技术发展趋势。
2浅析面向5G业务的OTN承载思路
2.1组网架构
从5G网络架构上来看，包含接入云、控制云和转发云三层逻辑。其中，接入云需要实现灵活无线组网，为多种场景部署提供支持，保证资源得到协调接入，并实现资源承载分离。而控制云需要体现智能开放的特点，通过实现集中化网络控制和实现网元功能虚拟化取得理想成效。转发云可以实现近基站转发，保持一定业务能力。对5G逻辑架构进行剖析，可以发现在业务承载方面还要形成AAU/DU/CU三级结构。其中，AAU实现有源天线处理，DU实现物理层功能，确保网络传送实时性需求得到满足，CU还应发挥无线高层协议栈功能，为核心网业务下沉提供支持。采用OTN进行组网，可以采用以太网/多协议标签交换技术实现接入层的节点布置。在物理层功能实现上，为满足日常通信和设备维护需求，还要在汇聚通信机房中进行交换设备安装，然后采用光纤/波长、OTN链路等策略实现节点设备连接。按照部署策略，可以将OTN承载设备划分为三类，分别为接入设备、汇聚设备和核心设备。接入设备可以实现透传式或分组式接入，汇聚设备布置在城域网边缘作为连接节点。在节点100-200G间实现波分多路复用WDM/OTN下沉，可以使设备获得0.5-1Tbit/s交换容量，用于对综合业务进行承载。为避免组网功能受复杂结构、通信距离等因素影响，可以采用WDM技术实现汇聚设备的布置，最后结合业务需求差异实现接入层节点设备部署。
2.2有源WDM/OTN方案
在5G承载网前传架构中，有源WDM/OTN可以部署在AAU和DU机柜中，WDM/OTN设备可以把多种前传数据信号通过WDM共享到各种光纤终端的数据库资源中，同时使用OTN的开销来完成对环境的管理与保护，提高网络质量及安全性保障。该方案的技术优势之一是系统结构组网灵活，支持多种拓扑结构，如星型、链型、环形网络。
2.3OTN集群技术
为满足5G、云计算等新业务更大带宽、更低时延的网络需求，同时也为了降低建网成本和提升运营效率，极简网络成为发展趋势，网络架构和节点的优化进入新的阶段，承载网核心节点作为流量高地，也正在步入资源池化时代。目前部分核心节点交换容量已超过100T，单个OTN子架的容量、槽位、散热有限，需要多子架进行业务承载，容量驱动单节点向多子架演进。多子架OTN交换，系统间的互联是关键。在传统模式下，通过多种业务单板来实现跨子架互联，一旦站内应用场景变化，就需要改变硬件，且人工上站操作。OTN集群方案采用集中交换框，实现站点的波长和ODUk（光通道数据单元）资源池化，使得电子架实现了平滑扩展，交换容量超过100T，通过远程操作发放业务，大幅提升了E2E的效率，具体体现在以下几个方面。1)硬件零浪费：资源池化，业务变化时无需更换子架互联硬件，投资零浪费；同时，还可省出更多业务槽位，提升系统接入能力20%以上。2)通道利用率最大化：波长和ODUk资源的跨子架共享，使得保护带宽、ASON（自动交换光网络）通道实现了充分共享，资源利用率最大化。3)规划简单化：传统情况下，调度业务常具备突发性，规划困难；OTN集群池化的系统能力，大幅简化了规划和设计。4)运营智能化：OTN集群的远程配置替代了人工上站，调度时间从几周减至几分钟，效率大幅提升。
结语
在5G通信发展过程中，还要提出有效的业务承载组网方案，确保5G业务的大带宽、高速率、低延时等传送需求能够得到满足。实际在OTN承载技术选用阶段，还应认识到不同技术的应用带有不同的特点，在确保不会因承载方案差异而导致服务效果不佳的情况下，可以结合区域5G业务开展需求进行方案的合理选择，继而使网络通信技术得到科学运用。
参考文献
[1]中国电信CTNet2025网络重构开放实验室.5G时代光纤传送网技术白皮书[EB/OL].(2017-09-14)[2017-09-21].
[2]俞兴明，徐冬梅，李亮亮.5G前传技术及发展探讨[J].现代传输,2019(6):56-59.