OTN在5G承载网建设探索

来源:用户上传      作者:陈厚鼎

　　【摘要】 5G是新一代的移动通信技术，在我国已经开始大规模建设。5G中传和回传承载网所采用的技术决定着整个5G网络的成本和各项性能指标。目前主流的承载技术为PTN、SPN、OTN这3种5G承载网传输技术及其网络架构，其中OTN相较于其他传送网体现出了更多优势，能够较好实现5G 业务承载。在对5G 业务发展的 OTN 承载需求展开分析的基础上，提出面向5G 业务的 OTN 组网架构，并对 OTN 采用的前传、中传等承载技术进行探讨，能够为发展5G 通信网络技术提供参考。
　　【关键词】 5G 业务 OTN 承载 传送网
　　一、5G技术简介
　　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的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G 承载网络由前传、中传、回传三部分组成，从4G网络BBU-RRU演变成CU、DU、AAU三级网络，原有BBU功能进行分割重新定义了CU（负责处理非实时服务和协议），DU（处理物理协议和协议），AAU（有源天线处理）。对5G承载网中均以S1南北流量为主，东西X2流量占比较少。目前5G建设网络中基本上在综合业务区可以部署无线集中式设备（CU和DU合并的方式，简称gNB），采用CRAN模式，其承载网将和4G承载网一致，包括前传和回传2个部分，中传部分将CU和DU中通过内部线缆相连。
　　二、5G网络对承载网的要求
　　5G移动通信定义了增强移动带宽（eMBB）、大规模机器通信（mMTC）超低时延高可靠、通信（uRLLC）三大类应用场景，对在5G时代首当其冲迎来巨大变化，需要满足以下几方面需求：
　　2.1大带宽
　　带宽无疑是 5G 承载的第一关键指标，eMBB场景要求5G的峰值速率比4G至少提升10～20倍，达到10～20Gbit/s，BBU宏站带宽80M→330M→1G发展，主要应用于移动多媒体、交付式高清视频、云端办公、AR/VR用， 满足人与人之间的极致通信体验。
　　2.2低时延
　　5G 承载的第二关键需求是提供稳定可保证的低时延，在设备时延方面：uRLLC场景要求用户面时延小于0.5ms，控制面时延小于10ms ，eMBB场景要求用户面时延小于4ms，控制面时延小于10ms。传输时延60ms→10ms→1ms，主要应用于车联网、工业控制、智能制造、远程医疗手术等技术，满足物与物之间的通信需求。
　　2.3灵活智能
　　承载网服务于5G三类场景，必须具备5G网络切片功能，让不同场景和业务拥有自己独立的逻辑网络。另外新的承载网不止满足5G承载需要，还要满足其他综合业务的承载（4G、5G、专线等等），后期可引入软件定义网络进行灵活和智能管控运维。
　　另外在时钟同步、安全性、可靠性等等都需要考虑。
　　三、目前主流承载网的对比
　　5G承载方案，主要集中在对PTN、OTN、IPRAN目前技术进行考虑。
　　SPN/PTN：切片分组网。SPN基于现有PTN网络功能特点对硬件进行升级、增强、创新。SPN就是以太网上“升级”一个光接口，可以充分利用现在非常成熟的以太网生态链，实现比较高的性价比。
　　MS-OTN： MS OTN基于分组增强型OTN的智能化、高品质专线网，支持多种业务类型、多种速率、多种设备类型接入，VC/OTN/分组调度，具有硬隔离：OTN硬管道隔离不同客户业务、低时延：链路带宽预留、不拥塞、一跳直达架构、高可靠：支持ASON抗多次断纤保护性能，并且在端到端快速开通能智能控制器实现跨网协同，全网资源管理，随时掌握可用路由，业务端到端快速发放。
　　IPRAN：业界主流的移动回传业务承载技术，目前在电信/联通大规模部署承载3G/4G业务，固网运营商也又很强的运营经验。此外，在隧道技术、切片承载技术、智能维护技术方面也有很大的改进和创新。
　　目前承载网规划重点解决业务提速、低时延业务需求、低功耗建网需求、政企业务承载需求等问题。
　　四、5G 业务发展的OTN承载需求
　　4.1 流量走向
　　5G网络目前CU和核心之间主要S1接口、相邻CU主要是X2接口都是有流量需求。其中X2接口流量是包括载波聚合和协作多发流量，对时延要求不高且总的流量占比10%左右，由于5G网络站点密度高，站和站之间协助更高。 S1流量是基站和核心网之间上网流量，按照流量模型占比再90%以上，从目前网络主要还是以S1流量为主，X2流量为辅。所以业务流程主要提供IP寻址和转发功能即可满足5G网络对南北、东西流量走向需求
　　4.2 网络切片
　　5G 网络有 3 大类业务：eMBB、uRLLC 、 mMTC。对时延、峰值、QOS等要求都不同，引入5G网络切片技术能更好的对业务进行管控和资源调配。网络切片使能一网多用，最大化分片价值，可端到端协同，分片自动化使无线、核心网、承载网协同，网络分片创建、调整、删除全生命周期自动化。FlexE+VPN软硬隔离使得SDH-like隔离保障业务SLA，VPN软分片最大化网络资源利用率，低时延分片单跳<15us使得时延分片建立VIP转发通道，单跳时延 < 15us， 低时延业务端到端时延1ms。因此5G承载网需要具备5G切片技术满足不同网络在承载网混合传输
　　五、OTN 承载技术分析
　　5.1 前传技术
　　目前5G业务进行传输，AAU和DU/CU之间传输为前传传输，部署网络分为分布式无线接入（DRAN）和集中式无线接入（CRAN），目前电信主流采用CRAN模式进行部署（包括大集中、小集中模式），大集中主要DU/CU带大于30个AAU设备，由于消耗了大量的光缆资源，建议以下2种承载模式。
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