基于OTN的5G承载技术组网架构方案介绍
5g移动通信技术是目前通信业界最热的话题之一。5g网络拟提供业务的主要特征包括大带宽、低时延和海量连接，从而对承载网在带宽、容量、时延和组网灵活性等方面提出了新的需求。光传送网（otn）技术结合了光域传输和电域处理的优势，不仅可以提供端到端的刚性透明管道和强大的组网能力，还可以提供长距离、大容量传输能力。光传送网如何在5g时代继续保持竞争力，实现5g的高效承载，已经成为整个光通信行业关注的热点。本文将对基于otn的5g承载技术方案、标准化、设备研发和测试试点情况进行介绍，并对方案涉及的相关问题进行探讨。
基于otn的5g承载组网架构如图1所示。根据不同的部署位置，用于5g承载的otn设备可分为4种类型：接入设备（m1）、汇聚设备（m2）、核心设备（m3、m4）。根据接入m2的不同方式，m1可进一步分为透传型m1和分组型m1两种形态。
图1 基于otn的5g承载组网架构
该方案自接入汇聚机房m2及以上的设备部署ip/mpls三层网络功能，在满足业务处理能力向边缘延伸的同时，兼顾了降低设备复杂度和简化运行维护的需求。m2到m1（接入层设备）之间可以秉承极简组网的理念，因地制宜的通过各种方式进行连接。
作为城域传送网的边缘节点，m2所在的接入汇聚机房（或综合业务接入点）对于运营商具有战略性地位。基于综合业务承载需求和带宽估算（初期单节点上行100~200g，未来200~400g），建议将wdm/otn设备下沉到该节点以实现综合业务承载，设备交换容量要求初期在500g~1tbit/s之间。考虑到网络规模大、带宽需求和距离等因素，建议汇聚层采用低成本wdm（如n×25g/100g wdm）技术进行组网。
基于otn的中/回传技术方案
5g中传和回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致，因此可以采用统一的承载方案。如上述，为了便于网络维护和降低设备的复杂度，建议将三层网络（l3）功能部署到接入汇聚节点（m2），中国电信将此类设备命名为路由增强型otn设备（简称为增强型otn设备）。接入层节点（m1）可通过各种方式连接到m2节点。基于otn的中/回传技术方案如图2所示。
图2 基于otn的中/回传技术方案
增强型otn设备l3功能以满足5g承载需求和简化为原则，按需选用并采用标准协议，包括ospf、is-is、mp-bgp、l3 vpn、bfd等，支持与路由器、ip ran等其它三层网络设备互联互通。增强型otn设备主要功能包括：基础路由功能、sr功能、vpn功能、ip/mpls oam功能和保护恢复功能、网络切片承载功能等。
此外，增强型otn设备的l1转发采用成熟的odu交叉技术，通过采用oduflex技术提供n×1.25gbit/s灵活带宽的odu通道，并可实现通道带宽的无损灵活调整。oduflex结合新增的ip/mpls能力，可以提供满足5g网络切片需求的灵活承载能力。
由于5g承载主要是在城域网/本地网的范围内，与长途传输相比距离很短，城域网不同层次的典型传输距离分别是接入层10~20km、汇聚层40~80km、核心层200~450km。再者，系统容量要求较小，因此otn l0光层组网技术方案的主要目标是要降低成本，以便满足wdm/otn部署到网络接入层的需求。在核心层，考虑引入低成本的n×100g/200g/400g dwdm，如itu-t sg15定义的100g/200g/400g flexo接口。在汇聚层，考虑引入低成本的n×25g/100g wdm。
2018年底，中国电信组织相关厂商进行了基于otn的5g中/回传技术方案的实验室测试，验证了增强型otn设备用在5g中/回传承载过程中，三层功能和性能测试方面基本达到了要求，满足后续进入现网试点的条件。中国电信后续还将结合5g网络的发展，联合相关厂商进行基于otn的5g中/回传技术方案的现网试点，根据试点结果完善设备功能和性能，并进一步丰富otn设备的规格和形态，满足5g承载不同场景的组网需求。
基于otn的前传技术方案
基于otn的前传技术方案如图3所示，在一个5g aau站点和du集中点之间提供点到点连接。客户侧可提供3×25g ecpri、3×6g/2.5g cpri和10ge/ge等多种接口类型，支持4g/5g/专线等多业务统一承载。线路侧初期推荐采用成熟度较高的100g速率，后期随着5g高频站的引入，可采用200g速率以满足业务增长的需求。为节省纤芯，实现一个站点只需要一根光纤的目标，线路侧需要支持单纤双向（bidi）方案。
图3 基于otn的前传技术方案
线路侧100g目前存在以下3种技术方案：
·100g lr4（4×25g）：双纤双向技术成熟、性能好、成本较高，bidi技术待评估。
·低成本2×50g双波长bidi：技术成熟，性能有保障。
·低成本单波长100g bidi：技术方案已明确，性能待评估。
基于otn的前传技术方案与无线设备出彩光的无源wdm方案相比，otn方案可以独立部署，不受无线厂商的限制。另外otn方案可以兼容3g/4g/5g各种无线网络，并支持利用现有3g/4g前传光纤，实现3g/4g/5g的统一承载。otn方案网络规划简单，不同基站的部署相互独立，有利于快速部署。
2018年，中国电信在实验室和5g现网均验证测试了基于otn前传承载设备的技术可行性，其具有端到端时延（不含光缆）小于10us，时延抖动小于3ns，支持的链路跨损大于15db，以及环回测试、oam管理、掉电告警等远程管控的优势。目前该技术比较成熟，可以满足远程运维。此外，该方案特别适用于光纤极度稀缺的场景，仅需要一根光纤就可以实现一个5g基站的前传承载，可作为光纤直驱方案的重要补充，将大幅降低5g规模部署对前传光纤光缆资源的压力。
基于otn的5g承载标准化进展
为了满足5g承载在灵活组网方面的需求，需要在分组增强型otn（p-otn）设备已支持以太网和mpls-tp分组技术的基础上，增加对ip/mpls路由转发功能的支持。2017年底ccsa已经立项对行标《分组增强型光传送网（otn）设备技术要求》进行修订。目前已完成标准修订版本的征求意见稿的讨论，计划2019年底之前完成标准送审稿的上会讨论。
为实现低成本、低时延、低功耗的5g承载目标，中国电信联合业界主流运营商、设备厂商和器件模块厂商提出了面向移动优化和综合承载的m-otn技术方案。m-otn在优化现有otn映射复用结构和简化开销的基础上，为了满足5g承载的组网需求，将在现有的otn体系架构中引入新的25g和50g otn接口。目前在itu-t sg15有3个m-otn相关的标准项目，分别是：
·g.709.25-50：25g和50g otn接口。
·g.sup.5gotn：otn在5g传送中的应用。
·g.ctn5g: 支持imt-2020/5g的传送网特性。
以上标准的成功立项，是中国电信在5g承载和otn核心技术领域取得的重大突破。3个标准的进展情况如图4所示。
图4 m-otn相关标准进展情况
基于otn的5g承载方案适合运营商对综合业务承载的需求，为fttx固定宽带、5g移动宽带、高品质政企专线等业务提供低成本带宽和高品质承载服务，可以简化网络设备层级并有利于降低cpaex和opex，同时otn方案提供的大带宽、低时延、odu硬切片等能力可以很好地匹配5g承载的需求。为了满足5g承载的需求，需要增强otn设备的路由转发功能，并对otn技术进行优化以便降低成本。因此需要业界各方共同推动基于otn的5g承载方案的标准化和产业链的成熟。
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基于otn的5g承载组网架构如图1所示。根据不同的部署位置，用于5g承载的otn设备可分为4种类型：接入设备（m1）、汇聚设备（m2）、核心设备（m3、m4）。根据接入m2的不同方式，m1可进一步分为透传型m1和分组型m1两种形态。
图1 基于otn的5g承载组网架构
该方案自接入汇聚机房m2及以上的设备部署ip/mpls三层网络功能，在满足业务处理能力向边缘延伸的同时，兼顾了降低设备复杂度和简化运行维护的需求。m2到m1（接入层设备）之间可以秉承极简组网的理念，因地制宜的通过各种方式进行连接。
作为城域传送网的边缘节点，m2所在的接入汇聚机房（或综合业务接入点）对于运营商具有战略性地位。基于综合业务承载需求和带宽估算（初期单节点上行100~200g，未来200~400g），建议将wdm/otn设备下沉到该节点以实现综合业务承载，设备交换容量要求初期在500g~1tbit/s之间。考虑到网络规模大、带宽需求和距离等因素，建议汇聚层采用低成本wdm（如n×25g/100g wdm）技术进行组网。
基于otn的中/回传技术方案
5g中传和回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致，因此可以采用统一的承载方案。如上述，为了便于网络维护和降低设备的复杂度，建议将三层网络（l3）功能部署到接入汇聚节点（m2），中国电信将此类设备命名为路由增强型otn设备（简称为增强型otn设备）。接入层节点（m1）可通过各种方式连接到m2节点。基于otn的中/回传技术方案如图2所示。
图2 基于otn的中/回传技术方案
增强型otn设备l3功能以满足5g承载需求和简化为原则，按需选用并采用标准协议，包括ospf、is-is、mp-bgp、l3 vpn、bfd等，支持与路由器、ip ran等其它三层网络设备互联互通。增强型otn设备主要功能包括：基础路由功能、sr功能、vpn功能、ip/mpls oam功能和保护恢复功能、网络切片承载功能等。
此外，增强型otn设备的l1转发采用成熟的odu交叉技术，通过采用oduflex技术提供n×1.25gbit/s灵活带宽的odu通道，并可实现通道带宽的无损灵活调整。oduflex结合新增的ip/mpls能力，可以提供满足5g网络切片需求的灵活承载能力。
由于5g承载主要是在城域网/本地网的范围内，与长途传输相比距离很短，城域网不同层次的典型传输距离分别是接入层10~20km、汇聚层40~80km、核心层200~450km。再者，系统容量要求较小，因此otn l0光层组网技术方案的主要目标是要降低成本，以便满足wdm/otn部署到网络接入层的需求。在核心层，考虑引入低成本的n×100g/200g/400g dwdm，如itu-t sg15定义的100g/200g/400g flexo接口。在汇聚层，考虑引入低成本的n×25g/100g wdm。
2018年底，中国电信组织相关厂商进行了基于otn的5g中/回传技术方案的实验室测试，验证了增强型otn设备用在5g中/回传承载过程中，三层功能和性能测试方面基本达到了要求，满足后续进入现网试点的条件。中国电信后续还将结合5g网络的发展，联合相关厂商进行基于otn的5g中/回传技术方案的现网试点，根据试点结果完善设备功能和性能，并进一步丰富otn设备的规格和形态，满足5g承载不同场景的组网需求。
基于otn的前传技术方案
基于otn的前传技术方案如图3所示，在一个5g aau站点和du集中点之间提供点到点连接。客户侧可提供3×25g ecpri、3×6g/2.5g cpri和10ge/ge等多种接口类型，支持4g/5g/专线等多业务统一承载。线路侧初期推荐采用成熟度较高的100g速率，后期随着5g高频站的引入，可采用200g速率以满足业务增长的需求。为节省纤芯，实现一个站点只需要一根光纤的目标，线路侧需要支持单纤双向（bidi）方案。
图3 基于otn的前传技术方案
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2018年，中国电信在实验室和5g现网均验证测试了基于otn前传承载设备的技术可行性，其具有端到端时延（不含光缆）小于10us，时延抖动小于3ns，支持的链路跨损大于15db，以及环回测试、oam管理、掉电告警等远程管控的优势。目前该技术比较成熟，可以满足远程运维。此外，该方案特别适用于光纤极度稀缺的场景，仅需要一根光纤就可以实现一个5g基站的前传承载，可作为光纤直驱方案的重要补充，将大幅降低5g规模部署对前传光纤光缆资源的压力。
基于otn的5g承载标准化进展
为了满足5g承载在灵活组网方面的需求，需要在分组增强型otn（p-otn）设备已支持以太网和mpls-tp分组技术的基础上，增加对ip/mpls路由转发功能的支持。2017年底ccsa已经立项对行标《分组增强型光传送网（otn）设备技术要求》进行修订。目前已完成标准修订版本的征求意见稿的讨论，计划2019年底之前完成标准送审稿的上会讨论。
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