OTN在5G传输网中的应用分析
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作者:刘仕俊 陈家义
摘 要：信息化时代背景下，第五代移动通信技术（5G）的出现，促进了信息传输效率和传输质量的提高，在很多领域都得到了有效应用。在对5G技术进行推广和普及的过程中，5G传输网承载方案是确保技术发展的核心所在，文章从5G和OTN的概念出发，对OTN在5G传输网中的应用进行了分析，希望能为5G技术的发展提供参考和借鉴。
关键词：OTN;5G传输网;应用
0 引言
伴随着5G技术的发展和普及，越来越多的行业开始进入5G领域，带动了5G业务规模的扩大，想要满足5G业务的发展需求，为用户提供低时延、大带宽的通信服务，可以将OTN技术引入5G传输网。在推动5G业务实施、完善5G传输网络的过程中，应该加强对OTN承载的研究。
1 5G与OTN
5G指第五代移动通信技术，具备更高的数据传输速率，而且其响应时间更短（低于1 ms）。同时，5G网络的容量极其巨大，可以提供千亿设备的连接，能够有效满足物联网的通信需求，不管是流量密度还是连接密度都大幅提升，具备更高的系统协同化和智能化水平[1]。
OTN光传送网是一种特殊的网络类型，能够在光域内完成业务信号的传送、复用、路由选择和监控工作，可以有效地保证业务信号的生存型及性能指标。OTN通过在WDM光网络中移植SDH相关理念和技术的方式，对WDM在实际应用中存在的维护管理和性能监控缺陷进行了弥补，支撑用户信号的透明传送及高带宽复用交换，开销支持能力强大。OTN具备几个显著优势：一是OTN在结构上拥有ITU-TG.709的帧结构，可以有效地支持多种客户信号映射及透明传输，包括以太网、ATM、SDH等;二是OTN利用光通路数据单元对电层带宽颗粒进行定义，在面对高带宽数据客户业务时，不管是适配还是传送的效率都可以得到明显提升;三是OTN能够提供和SDH相似的开销管理能力，其在光通路层的OTN帧结构可以实现OCh层的监视和管理功能。
2 5G传输网的承载需求
2.1 关键需求
5G传输网在运行中，从保障自身业务稳定可靠运行的角度，需要满足几个关键需求，一是大带宽，在增强型移动带宽对流量需求加大的情况下，5G传输网必须具备更大的带宽才能满足实际运行需求;二是灵活性，在核心网云化的背景下，业务流向呈现不明确性的特征，5G网络可以运用SR隧道技术保证连接的灵活性;三是多样化，5G网络本身对网络带宽和时延等方面的需求存在很大区别，其业务所具备的多样化特征，要求网络必须能够实现端到端分片功能[2]。
2.2 应用场景
5G相关应用场景：一是热点高流量，围绕一些人流密集区域提供服务，如商业区域、学校等;二是无缝广覆盖，强调能够完成全区域的基本覆盖，以保证数据传输的有效性;三是可靠低时延，主要是为了满足一些特殊的业务应用需求，如自动驾驶、远程医疗等;四是连接低功耗，在降低网络运行功耗的同时，可以实现良好的连接，为物联网、智能家居等提供可靠支撑。
2.3 承载需求
不同建设阶段，5G网络有着不同的承载需求，建设初期，5G传输网对带宽和时延并没有非常严格的要求，增强型移动带宽业务及终端成熟度较高，可以率先应用到商业模式中;建设中期，5G对时延的要求开始变得严苛，不过超低时延以及超高可靠性的应用依然处于探索阶段，预计2022年之后，才会逐步成熟;建设远期，在实现上述目标的前提下，进一步“大连接”，降低成本和功耗。
5G核心网采用的服务架构是SBA，在针对服务功能进行设计的过程中，需要将服务化接口设置到控制面板的相关功能模块中，满足用户对网络功能的灵活定制需求。核心网可以实现CU分离，做好控制面的集中控制，从而实现用户面分布式部署以及高效转发的目标。在核心网中，网元之间及附近有关网元间接口的主要承d方式包括传输网、数据网和IP专网等，5G和无线基站的承载方式为省内传输网和IP专网，其内容包括：（1）N1接口，即终端与控制面接口，以省内传输网实现省内段承载，IP专用网实现省际段承载; （2）N2接口，即5G基站和控制面接口，考虑到AMF集中化场景与NR跨省部署的关联性，可以利用省内传输网实现省内段承载，IP专用网实现省际段承载;（3）N3接口，即基站和用户面接口，可以结合4G网络中的S1-U接口分析，本地传输网是其主要承载方式。
3 面向5G传输网的OTN承载思路
3.1 优化组网架构
结合5G网络的架构分析，其逻辑分为3层，分别是接入云、控制云和转发云，接入云可以为灵活无线组网以及多场景部署提供支撑，确保资源接入的协调性和有效性，也能够完成资源的承载分离;控制云具备智能开发的特征，能够借助集中化网络控制以及网元功能虚拟化的方式，达到理想的效果;转发云支持近基站转发，可以保持良好的业务能力。对5G传输网的逻辑架构进行分析，其在业务承载方面，具备三级结构，一是AAU，可以实现有源天线处理;二是DU，可以确保物理层功能的顺利实现，满足网络传输对实时性的要求;三是CU，可以将无线高层协议栈的功能发挥出来，为核心网业务下沉提供可靠支撑[3]。
3.2 明确承载技术
3.2.1 前传技术
在借助OTN实现5G业务传输的过程中，需要在AAU和DU之间实现前传。在当前的技术条件下，一般选择C-RAN结构，运用裸光纤完成设备之间的连接，对数据信息进行传输，这种方式很容易导致光纤资源浪费的情况。在5G传输网建设初期，每个5G基站至少需要配备3根双向单纤，随着业务规模的持续扩大，光纤资源的需求量也在不断提升，而且因为4G与5G共站现象的存在，还需要对4G尾纤进行配置，业务传输的成本较高。以WDM技术为支撑，能够借助无源合分波器，在一堆光纤中，实现多路波长复用，节约光纤资源的同时，也不需要额外设置电源，降低成本费用。需要注意的是，采用该技术必须配备相应的彩光接口，借助无线设备保障接口通信，故障定位的难度较大，如果设置智能管理装置，则会导致管理成本的增大，也可能影响传输网运行的稳定性和可靠性。借助有源OTN组网，需要对城域OTN/WDM进行优化部署，OTN保证了组网方式的灵活性，网络的运行和维护成本能够大大降低。从业务的规模角度出发，可以选择不同的组网方式，在保证大带宽的同时，可以获得较高的单通道速率，最大可以达到200 G。不管是采用4G通信还是5G通信的方式进行前传，都可以采用有源OTN策略，建立的5G网络能够支持多种业务，切实保障网络传输的可靠性。不过从目前来看，OTN建设的成本相对较高，需要技术人员加大研发力度，在推动工艺技术成熟的同时，通过引入插拔光模块等策略，降低成本。
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