中國(guó)電信基于OTN的5G承載技術(shù)和方案進(jìn)展

  5G移動(dòng)通信技術(shù)是目前通信業(yè)界最熱的話題之一。5G網(wǎng)絡(luò)擬提供業(yè)務(wù)的主要特征包括大帶寬、低時(shí)延和海量連接，從而對(duì)承載網(wǎng)在帶寬、容量、時(shí)延和組網(wǎng)靈活性等方面提出了新的需求。光傳送網(wǎng)(OTN)技術(shù)結(jié)合了光域傳輸和電域處理的優(yōu)勢(shì)，不僅可以提供端到端的剛性透明管道和強(qiáng)大的組網(wǎng)能力，還可以提供長(zhǎng)距離、大容量傳輸能力。光傳送網(wǎng)如何在5G時(shí)代繼續(xù)保持競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)5G的高效承載，已經(jīng)成為整個(gè)光通信行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。本文將對(duì)基于OTN的5G承載技術(shù)方案、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備研發(fā)和測(cè)試試點(diǎn)情況進(jìn)行介紹，并對(duì)方案涉及的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

  基于OTN的5G承載組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。根據(jù)不同的部署位置，用于5G承載的OTN設(shè)備可分為4種類型：接入設(shè)備(M1)、匯聚設(shè)備(M2)、核心設(shè)備(M3、M4)。根據(jù)接入M2的不同方式，M1可進(jìn)一步分為透?jìng)餍蚆1和分組型M1兩種形態(tài)。

圖1 基于OTN的5G承載組網(wǎng)架構(gòu)

  該方案自接入?yún)R聚機(jī)房M2及以上的設(shè)備部署IP/MPLS三層網(wǎng)絡(luò)功能，在滿足業(yè)務(wù)處理能力向邊緣延伸的同時(shí)，兼顧了降低設(shè)備復(fù)雜度和簡(jiǎn)化運(yùn)行維護(hù)的需求。M2到M1(接入層設(shè)備)之間可以秉承極簡(jiǎn)組網(wǎng)的理念，因地制宜的通過(guò)各種方式進(jìn)行連接。

  作為城域傳送網(wǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)，M2所在的接入?yún)R聚機(jī)房(或綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn))對(duì)于運(yùn)營(yíng)商具有戰(zhàn)略性地位?；诰C合業(yè)務(wù)承載需求和帶寬估算(初期單節(jié)點(diǎn)上行100~200G，未來(lái)200~400G)，建議將WDM/OTN設(shè)備下沉到該節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)承載，設(shè)備交換容量要求初期在500G~1Tbit/s之間。考慮到網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、帶寬需求和距離等因素，建議匯聚層采用低成本W(wǎng)DM(如N×25G/100G WDM)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。

  基于OTN的中/回傳技術(shù)方案

  5G中傳和回傳對(duì)于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡(luò)切片等方面需求基本一致，因此可以采用統(tǒng)一的承載方案。如上述，為了便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和降低設(shè)備的復(fù)雜度，建議將三層網(wǎng)絡(luò)(L3)功能部署到接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)(M2)，中國(guó)電信將此類設(shè)備命名為路由增強(qiáng)型OTN設(shè)備(簡(jiǎn)稱為增強(qiáng)型OTN設(shè)備)。接入層節(jié)點(diǎn)(M1)可通過(guò)各種方式連接到M2節(jié)點(diǎn)。基于OTN的中/回傳技術(shù)方案如圖2所示。

圖2 基于OTN的中/回傳技術(shù)方案

  增強(qiáng)型OTN設(shè)備L3功能以滿足5G承載需求和簡(jiǎn)化為原則，按需選用并采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，包括OSPF、IS-IS、MP-BGP、L3 VPN、BFD等，支持與路由器、IP RAN等其它三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)互通。增強(qiáng)型OTN設(shè)備主要功能包括：基礎(chǔ)路由功能、SR功能、VPN功能、IP/MPLS OAM功能和保護(hù)恢復(fù)功能、網(wǎng)絡(luò)切片承載功能等。

  此外，增強(qiáng)型OTN設(shè)備的L1轉(zhuǎn)發(fā)采用成熟的ODU交叉技術(shù)，通過(guò)采用ODUflex技術(shù)提供n×1.25Gbit/s靈活帶寬的ODU通道，并可實(shí)現(xiàn)通道帶寬的無(wú)損靈活調(diào)整。ODUflex結(jié)合新增的IP/MPLS能力，可以提供滿足5G網(wǎng)絡(luò)切片需求的靈活承載能力。

  由于5G承載主要是在城域網(wǎng)/本地網(wǎng)的范圍內(nèi)，與長(zhǎng)途傳輸相比距離很短，城域網(wǎng)不同層次的典型傳輸距離分別是接入層10~20km、匯聚層40~80km、核心層200~450km。再者，系統(tǒng)容量要求較小，因此OTN L0光層組網(wǎng)技術(shù)方案的主要目標(biāo)是要降低成本，以便滿足WDM/OTN部署到網(wǎng)絡(luò)接入層的需求。在核心層，考慮引入低成本的N×100G/200G/400G DWDM，如ITU-T SG15定義的100G/200G/400G FlexO接口。在匯聚層，考慮引入低成本的N×25G/100G WDM。

  2018年底，中國(guó)電信組織相關(guān)廠商進(jìn)行了基于OTN的5G中/回傳技術(shù)方案的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，驗(yàn)證了增強(qiáng)型OTN設(shè)備用在5G中/回傳承載過(guò)程中，三層功能和性能測(cè)試方面基本達(dá)到了要求，滿足后續(xù)進(jìn)入現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)的條件。中國(guó)電信后續(xù)還將結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，聯(lián)合相關(guān)廠商進(jìn)行基于OTN的5G中/回傳技術(shù)方案的現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，根據(jù)試點(diǎn)結(jié)果完善設(shè)備功能和性能，并進(jìn)一步豐富OTN設(shè)備的規(guī)格和形態(tài)，滿足5G承載不同場(chǎng)景的組網(wǎng)需求。

  基于OTN的前傳技術(shù)方案

  基于OTN的前傳技術(shù)方案如圖3所示，在一個(gè)5G AAU站點(diǎn)和DU集中點(diǎn)之間提供點(diǎn)到點(diǎn)連接?？蛻魝?cè)可提供3×25G eCPRI、3×6G/2.5G CPRI和10GE/GE等多種接口類型，支持4G/5G/專線等多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載。線路側(cè)初期推薦采用成熟度較高的100G速率，后期隨著5G高頻站的引入，可采用200G速率以滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需求。為節(jié)省纖芯，實(shí)現(xiàn)一個(gè)站點(diǎn)只需要一根光纖的目標(biāo)，線路側(cè)需要支持單纖雙向(BiDi)方案。

圖3 基于OTN的前傳技術(shù)方案

  線路側(cè)100G目前存在以下3種技術(shù)方案：

  ·100G LR4(4×25G)：雙纖雙向技術(shù)成熟、性能好、成本較高，BiDi技術(shù)待評(píng)估。

  ·低成本2×50G雙波長(zhǎng)BiDi：技術(shù)成熟，性能有保障。

  ·低成本單波長(zhǎng)100G BiDi：技術(shù)方案已明確，性能待評(píng)估。

  基于OTN的前傳技術(shù)方案與無(wú)線設(shè)備出彩光的無(wú)源WDM方案相比，OTN方案可以獨(dú)立部署，不受無(wú)線廠商的限制。另外OTN方案可以兼容3G/4G/5G各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并支持利用現(xiàn)有3G/4G前傳光纖，實(shí)現(xiàn)3G/4G/5G的統(tǒng)一承載。OTN方案網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡(jiǎn)單，不同基站的部署相互獨(dú)立，有利于快速部署。

  2018年，中國(guó)電信在實(shí)驗(yàn)室和5G現(xiàn)網(wǎng)均驗(yàn)證測(cè)試了基于OTN前傳承載設(shè)備的技術(shù)可行性，其具有端到端時(shí)延(不含光纜)小于10us，時(shí)延抖動(dòng)小于3ns，支持的鏈路跨損大于15dB，以及環(huán)回測(cè)試、OAM管理、掉電告警等遠(yuǎn)程管控的優(yōu)勢(shì)。目前該技術(shù)比較成熟，可以滿足遠(yuǎn)程運(yùn)維。此外，該方案特別適用于光纖極度稀缺的場(chǎng)景，僅需要一根光纖就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)5G基站的前傳承載，可作為光纖直驅(qū)方案的重要補(bǔ)充，將大幅降低5G規(guī)模部署對(duì)前傳光纖光纜資源的壓力。

      基于OTN的5G承載標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

  為了滿足5G承載在靈活組網(wǎng)方面的需求，需要在分組增強(qiáng)型OTN(P-OTN)設(shè)備已支持以太網(wǎng)和MPLS-TP分組技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加對(duì)IP/MPLS路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的支持。2017年底CCSA已經(jīng)立項(xiàng)對(duì)行標(biāo)《分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備技術(shù)要求》進(jìn)行修訂。目前已完成標(biāo)準(zhǔn)修訂版本的征求意見稿的討論，計(jì)劃2019年底之前完成標(biāo)準(zhǔn)送審稿的上會(huì)討論。

  為實(shí)現(xiàn)低成本、低時(shí)延、低功耗的5G承載目標(biāo)，中國(guó)電信聯(lián)合業(yè)界主流運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備廠商和器件模塊廠商提出了面向移動(dòng)優(yōu)化和綜合承載的M-OTN技術(shù)方案。M-OTN在優(yōu)化現(xiàn)有OTN映射復(fù)用結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化開銷的基礎(chǔ)上，為了滿足5G承載的組網(wǎng)需求，將在現(xiàn)有的OTN體系架構(gòu)中引入新的25G和50G OTN接口。目前在ITU-T SG15有3個(gè)M-OTN相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，分別是：

  ·G.709.25-50：25G和50G OTN接口。

  ·G.sup.5gotn：OTN在5G傳送中的應(yīng)用。

  ·G.ctn5g: 支持IMT-2020/5G的傳送網(wǎng)特性。

  以上標(biāo)準(zhǔn)的成功立項(xiàng)，是中國(guó)電信在5G承載和OTN核心技術(shù)領(lǐng)域取得的重大突破。3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展情況如圖4所示。

圖4 M-OTN相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況

  基于OTN的5G承載方案適合運(yùn)營(yíng)商對(duì)綜合業(yè)務(wù)承載的需求，為FTTx固定寬帶、5G移動(dòng)寬帶、高品質(zhì)政企專線等業(yè)務(wù)提供低成本帶寬和高品質(zhì)承載服務(wù)，可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層級(jí)并有利于降低CPAEX和OPEX，同時(shí)OTN方案提供的大帶寬、低時(shí)延、ODU硬切片等能力可以很好地匹配5G承載的需求。為了滿足5G承載的需求，需要增強(qiáng)OTN設(shè)備的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，并對(duì)OTN技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化以便降低成本。因此需要業(yè)界各方共同推動(dòng)基于OTN的5G承載方案的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。