2017-5G时代光传送网技术白皮书_40页-3mb

5G时代光传送网总结

核心内容

5G技术作为新一代通信技术，将推动光传送网（OTN）向更高性能、更灵活、更智能化方向演进，以满足5G网络对大带宽、低时延、高精度时间同步、灵活组网和网络切片等关键性能需求。OTN技术结合了光域传输和电域处理的优势，能够提供端到端的刚性透明管道、强大的组网能力以及长距离、大容量传输能力。本文重点分析了5G对承载网的需求，并提出基于OTN的承载方案和技术演进路径。

主要观点

1. 5G承载需求：

   • 大带宽：5G业务对带宽的需求是4G的10倍以上，尤其在中传/回传部分。
   • 低时延：5G对时延的要求非常严格，uRLLC场景要求时延小于0.5ms，需通过优化组网结构和设备处理能力实现。
   • 高精度时间同步：5G TDD业务对时钟同步精度要求达到ns级别，需采用单纤双向传输等技术简化时钟部署。
   • 灵活组网：支持IP寻址和转发，适应不同场景下的动态调整需求。
   • 网络切片：不同业务对网络性能有不同需求，OTN具备天然的网络切片能力，支持业务隔离与资源优化。

2. 5G RAN架构演进：

   • 从4G的BBU+RRU结构演进为CU、DU和AAU三级结构，支持灵活组网和低时延需求。
   • 根据DU部署位置，分为小集中和大集中两种场景，大集中进一步细分为P2P和环网模式。

3. 5G核心网架构演进：

   • 核心网云化和下移，形成New Core和MEC两层结构，需通过灵活的Mesh化DCI网络进行互联。
   • 云化数据中心互联分为核心层和边缘层，分别满足大容量数据交换和本地化业务处理需求。

关键信息

5G前传承载方案

• 光纤直连方案：实现简单，但光纤资源占用大，适用于光纤资源丰富的区域。
• 无源WDM方案：通过波分复用节省光纤资源，但存在波长通道数受限、运维复杂、故障定位困难等问题。
• 有源WDM/OTN方案：具备灵活组网能力，支持点对点和环网结构，同时提供OAM、保护机制和高可靠性，是5G前传的主流方案。
• 承载方案选择建议：根据场景选择不同技术，如小集中采用有源/无源CWDM/DWDM，大集中采用有源DWDM，环网大集中采用有源DWDM并具备环网保护功能。

5G中传/回传承载方案

• 统一承载：中传和回传在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求相似，可采用统一的OTN承载方案。
• 分组增强型OTN：具备IP路由转发能力，支持IP QoS、OSPF/IS-IS、BGP、SR等协议，提升网络灵活性。
• 网络切片承载：支持ODUflex和FlexO技术，实现一跳直达和逻辑隔离，满足不同业务对带宽、时延和QoS的差异化需求。
• 组网方式：包括分组增强型OTN+IPRAN和端到端分组增强型OTN两种方案，前者适合复杂场景，后者可简化运维。

5G云化数据中心互联方案

• 大型数据中心互联：采用高维度ROADM、WSON和OTN技术，实现高速、大容量、低时延的互联。
• 中小型数据中心互联：分为初期、中期和后期三个阶段，逐步实现Mesh化组网和全光互联。
• 技术演进方向：引入MxN WSS、FlexO、传送SDN等技术，提升网络灵活性、智能化和资源利用率。

光传送网关键技术演进

低成本大带宽传输技术

• 短距非相干技术：适用于5G前传，通过频谱复用、多电平叠加等技术提升带宽，如DMT和PAM4。
• 中长距低成本相干技术：采用硅光技术实现低成本、高性能的相干模块，支持100G、200G、400G等高速传输。

低时延传输与交换技术

• ROADM全光组网调度：实现光层一跳直达，降低时延，支持高维度波长调度。
• 超低时延OTN传送技术：通过优化封装时隙、简化映射流程、采用单级复用等方式，实现1us量级的时延。

高智能的端到端灵活调度技术

• ODUflex灵活带宽调整：支持1.25G~100G带宽灵活配置，通过G.HAO协议实现无损调节。
• FlexO灵活互联接口：基于OTU4灰光模块，实现N*100G短距互联，支持不同设备商间的互联互通。
• 传送SDN快速业务随选发放：通过TSDN实现带宽按需发放，提升网络资源利用率和业务发放效率，结合OTN时延测量技术实现时延可视化与路径优化。

总结

光传送网在5G时代面临新的挑战，但其大带宽、低时延、高精度时间同步、灵活组网和网络切片能力，使其成为5G承载的理想技术。随着技术的持续演进，OTN将通过引入非相干、相干、SDN、FlexO等技术，实现从传统传输网络向智能化、高灵活性和高效能的转变。未来，OTN技术将更全面地支持5G、固定宽带、云专线等多类业务，推动通信网络向全光化、云化和智能化方向发展。