一、引言

第五代通信技術（5G）致力于構建信息與通信技術的生態(tài)系統(tǒng)，是目前業(yè)界最熱的課題之一。不同于以前的2G、3G和4G，5G不僅僅是移動通信技術的升級換代，更是未來數字世界的驅動平臺和物聯(lián)網發(fā)展的基礎設施，將真正創(chuàng)建一個全聯(lián)接的新世界。

5G網絡擬提供業(yè)務的主要特征包括大帶寬、低時延和海量連接，從而對承載網在帶寬、容量、時延和組網靈活性方面提出了新的需求。如何利用一張統(tǒng)一的承載網來滿足5G不同業(yè)務的承載需求是5G承載網面臨的巨大挑戰(zhàn)。

光傳送網（Optical Transport Network，OTN）技術結合了光域傳輸和電域處理的優(yōu)勢，不僅可以提供端到端的剛性透明管道連接和強大的組網能力，而且可以提供長距離、大容量的傳輸能力。OTN剛性管道保證了不同業(yè)務的嚴格隔離和業(yè)務帶寬的保障，其完備的OAM機制保證了業(yè)務傳送質量并使網絡便于維護管理。ROADM （Reconfigurable Optical Add/DropMultiplex，可重構光分插復用器）和WDM（Wave-division Multiplexing，波分復用)光層技術提升光纖傳輸容量至Tbps級別，并大幅降低網絡時延。

光傳送網技術如何在5G這場劃時代的技術演進潮流中不斷自我創(chuàng)新，保持競爭力和應用優(yōu)勢，實現(xiàn)5G網絡的高效承載，已經成為整個光通信行業(yè)關注的重心和研究熱點。本白皮書旨在分析5G對承載網的需求，提出基于光傳送網的承載方案，并對5G時代光傳送網的技術演進趨勢進行闡述。

二、5G技術發(fā)展及承載需求

5G承載需求取決于5G業(yè)務及5G網絡架構的變化。其中，5G業(yè)務需求直接影響承載網的技術指標，如帶寬、時延和時鐘精度等；而5G無線網和核心網的架構變化則引發(fā)了相應的承載網架構變化，并對網絡功能提出新要求，包括網絡切片、增強路由轉發(fā)功能等。

（一）5G新業(yè)務的關鍵性能需求

5G定義了以下三類典型業(yè)務場景，如圖 1所示：

圖1  5G典型業(yè)務場景性能需求示意圖

1.eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增強型移動寬帶）：主要場景包括隨時隨地的3D/超高清視頻直播和分享、虛擬現(xiàn)實、隨時隨地云存取、高速移動上網等大流量移動寬帶業(yè)務，帶寬體驗從現(xiàn)有的10Mbps量級提升到1Gbps量級，要求承載網絡提供超大帶寬。

2.uRLLC（Ultra Reliable & LowLatency Communication，高可靠低時延通信）：主要場景包括無人駕駛汽車、工業(yè)互聯(lián)及自動化等，要求極低時延和高可靠性，需要對現(xiàn)有網絡的業(yè)務處理方式進行改進，使得高可靠性業(yè)務的帶寬、時延是可預期、可保證的，不會受到其它業(yè)務的沖擊。

3.mMTC（Massive Machine TypeCommunication，大規(guī)模機器通信）：主要場景包括車聯(lián)網、智能物流、智能資產管理等，要求提供多連接的承載通道，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，為減少網絡阻塞瓶頸，基站以及基站間的協(xié)作需要更高的時鐘同步精度。

（二）5G RAN架構的演進趨勢

5G網絡由于引入了大帶寬和低時延的應用，需要對RAN（Radio Access Network，無線接入網）體系架構進行改進。

圖2  5G RAN功能模塊重構示意圖

5G的RAN網絡將從4G/LTE網絡的BBU（Baseband Unit，基帶單元）、RRU兩級結構將演進到CU、DU和 AAU三級結構，如圖 2所示。原BBU的非實時部分將分割出來，重新定義為CU（Centralized Unit，集中單元），負責處理非實時協(xié)議和服務；BBU的部分物理層處理功能將于原 RRU合并為AAU (Active Antenna Unit，有源天線處理單元)；BBU的剩余功能重新定義為DU（Distribute Unit，分布單元），負責處理物理層協(xié)議和實時服務。

圖3  5G RAN組網架構示意圖

圖 3為CU和DU部署的兩種不同方式。圖3(a)為CU和DU分開部署的方式，相應的承載網也分成三部分，AAU和DU之間是前傳（Fronthaul），DU和CU之間是中傳（Middlehaul），CU以上是回傳（Backhaul）。圖3(b)所示為CU和DU合設的方式，稱為gNB，其承載網的結構和與4G類似，僅包括前傳和回傳兩個部分。

由于5G時代將引入大量傳感器、可穿戴設備等新型接入終端，種類豐富，數量龐大，因此單位面積接入數和流量密度都將爆炸式增長。同時，受限于無線頻譜特性，5G覆蓋半徑較4G LTE略低，因此基站覆蓋密度將有一定幅度的增加。

顯然，4G時代就逐漸凸顯的單個基站帶寬大幅增加、基站部署密度加大所引起的譬如基站選址困難、機房成本高、基站資源利用率低、維護工作量大等問題在5G時代將會愈演愈烈。因此，5G RAN網絡發(fā)展勢必將延續(xù)4G BBU集中的策略，將DU集中作為一種主流的組網架構。

（三）5G核心網架構的演進趨勢

5G時代，核心網必須滿足5G低時延業(yè)務處理的時效性需求。4G時代，核心網部署位置較高，一般在網絡骨干核心層。如果5G核心網的位置依舊和4G相同，UE（User Equipment，用戶設備）到核心網的時延將難以滿足要求。因此，核心網下移以及云化成為5G發(fā)展的趨勢，3GPP已經將核心網下移納入討論范圍，并推動MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）的標準化。

1. 核心網架構的云化和下移

如圖 4所示，首先核心網從省網下沉到城域網，原先的EPC（Evolved Packet Core，演進型分組核心網）拆分成New Core和 MEC兩部分。其中New Core將云化部署在城域核心的大型數據中心，MEC將部署在城域匯聚或更低的位置中小型數據中心。由此，New Core和MEC之間的云化互聯(lián)，需要承載網提供靈活的Mesh化DCI（Data Center Interconnect，數據中心互聯(lián)）網絡進行適配。

圖4  5G核心網架構演進對承載網架構影響示意圖

通過EPC拆分，可以將MEC部署在更靠近用戶的邊緣數據中心，同時核心DC所承擔的部分計算、內容存儲功能也相應地下沉到網絡邊緣，由邊緣DC承擔，并帶來以下幾點好處：

1）MEC分布部署有利于內容下移，將CDN ( Content DeliveryNetwork，內容分發(fā)網絡）部署在MEC位置，提升UE訪問內容的效率和體驗，并減少上層網絡的流量壓力。

2）MEC間可以就近進行資源獲取、業(yè)務處理的協(xié)同交互以及容災備份，時延低，帶寬更容易獲取，比傳統(tǒng)通過上層核心網DC流量迂回更加高效便捷。

3）MEC和NewCore間的云化連接將實現(xiàn)資源池化，有利于資源負載均衡、靈活擴容。同時，云化后計算資源集中，節(jié)約大量接入設備單獨運算所消耗的能耗，降低成本。

4）MEC之間、MEC和NewCore之間的全云化連接，有利于增強部署的靈活性，可以有效應對未來對時延和帶寬要求的不確定性，如突發(fā)流量造成的網絡堵塞等，同時可實現(xiàn)多種接入方式和不同制式的互通，減少傳統(tǒng)方式下各種業(yè)務和接入方式的協(xié)同復雜度。

未來隨著核心網下移和云，MEC將分擔更多的核心網流量和運算能力，其數量會增加；而不同業(yè)務可能回傳歸屬到不同的云，因此需要承載網提供不同業(yè)務通過CU歸屬到不同MEC的路由轉發(fā)能力。而原來基站與每個EPC建立的連接也演進為CU到云（MEC）以及云到云（MEC到NewCore）的連接關系。

圖5  5G核心網三種云互聯(lián)示意圖

圖 5所示為5G核心網云互聯(lián)的三種類別，包括：

（1）MEC間互聯(lián)：包括終端移動性所引起的MEC交互流量、UE所屬MEC發(fā)生變化但V2X等應用保持不切換而產生的與原MEC交互的流量、用戶到用戶的MEC直通流量等。

（2）MEC與New Core的互聯(lián)：包括MEC未匹配業(yè)務與New Core的交互流量、New Core和MEC控制面交互的流量、MEC的邊緣CDN回源流量等。

（3）New Core間的互聯(lián)：體現(xiàn)為核心云DC之間的互聯(lián)流量的一部分。

2.核心網云化數據中心的互聯(lián)

基于上述MEC、NewCore間的網絡互聯(lián)需求，核心網下移將形成兩層云互聯(lián)網絡，包括：New Core間及New Core與MEC間形成的核心云互聯(lián)網，以及MEC間形成的邊緣云互聯(lián)網。其中邊緣的中小型數據中心將承擔邊緣云計算、CDN等功能，如圖 6所示。

圖 6  5G時代下的云數據中心網絡架構圖

作為New Core核心云網絡的載體，大型數據中心需滿足海量數據的存儲、交換和計算的需求，構成數據中心網絡的骨干核心。承載網需要提供超大的帶寬（出口帶寬幾百G到T級別）、極低的時延以及完善的保護恢復能力。

作為MEC邊緣云網絡的載體，中小型數據中心將承接大量本地化業(yè)務計算需求，接入類型多樣化，并具備針對不同顆粒靈活調配的功能。中小型數據中心圍繞大型數據中心周圍，作為CDN站點貼近用戶降低時延、提高用戶體驗。這樣的結構大幅縮短了傳輸路徑，對于視頻服務、工業(yè)自動化、車聯(lián)網等實時性要求極高的應用尤其重要。

（四）5G承載網需求分析

1.大帶寬需求

帶寬無疑是5G承載的第一關鍵指標，5G頻譜將新增Sub6G及超高頻兩個頻段。Sub6G頻段即3.4GHz~3.6GHz，可提供100~200 MHz連續(xù)頻譜；6GHz以上超高頻段的頻譜資源更加豐富，可用資源一般可達連續(xù)800Mhz。因此，更高頻段、更寬頻譜和新空口技術使得5G基站帶寬需求大幅提升，預計將達到LTE的10倍以上。表 1為典型的5G單個S111基站的帶寬需求估算：

表 1  5G基站帶寬需求估算

以一個大型城域網為例，5G基站數量12000個，帶寬收斂比取6:1。核心層的帶寬需求在初期就將超過6T，成熟期將超過17T。因此，在5G傳送承載網的接入、匯聚層需要引入25G /50G速率接口，而核心層則需要引入100G及以上速率的接口。

圖7  5G網絡帶寬增長趨勢圖

2.低時延需求

5G承載的第二關鍵需求是提供穩(wěn)定可保證的低時延，3GPP等相關標準組織關于5G時延的相關技術指標如表 2 所示。

表2  5G關鍵時延指標

不同的時延指標要求，將導致5G RAN組網架構的不同，從而對承載網的架構產生影響。如為了滿足uRLLC應用場景對超低時延的需求，傾向于采用CU/DU合設的組網架構，則承載網只有前傳和回傳兩部分，省去中傳部分時延。

同時，為了滿足5G低時延的需求，光傳送網需要對設備時延和組網架構進行進一步的優(yōu)化。

1）在設備時延方面：可以考慮采用更大的時隙（如從5Gbps增加到25Gbps）、減少復用層級、減小或取消緩存等措施來降低設備時延，達到1us量級甚至更低。

2）在組網架構方面：可以考慮樹形組網取代環(huán)形組網，降低時延。圖7所示為一個典型的8點環(huán)。顯然，環(huán)形組網由于輸出節(jié)點逐一累積傳輸時延，因而要求設備單節(jié)點處理時延必須大幅降低，且要保證不出現(xiàn)擁塞。而樹形組網只要考慮源宿節(jié)點間的時延累積，可大力提升網絡對苛刻時延的耐受性。

圖8  承載網從環(huán)形向樹形組網演進示意圖

3.高精度時間同步需求

5G承載的第三關鍵需求是高精度時鐘，根據不同業(yè)務類別，提供不同的時鐘精度。5G同步需求包括5G TDD（Time Division Duplex，時分雙工）基本業(yè)務同步需求和協(xié)同業(yè)務同步需求兩部分。

（1）從當前3GPP討論來看，5G TDD基本業(yè)務同步需求估計會維持和4G TDD基本業(yè)務相同的同步精度+/-1.5us。

（2）高精度的時鐘同步有利于協(xié)同業(yè)務的增益，但是同步精度受限于無線空口幀長度，5G的空口幀長度1ms比4G空口幀10ms小10倍，從而給同步精度預留的指標也會縮小，具體指標尚待確定。

因此，5G承載需要更高精度的同步：5G承載網架構須支持時鐘隨業(yè)務一跳直達，減少中間節(jié)點時鐘處理；單節(jié)點時鐘精度也要滿足ns精度要求；單纖雙向傳輸技術有利于簡化時鐘部署，減少接收和發(fā)送方向不對稱時鐘補償，是一種值得推廣的時鐘傳輸技術。

4.靈活組網的需求

目前4G網絡的三層設備一般設置在城域回傳網絡的核心層，以成對的方式進行二層或三層橋接設置。對站間X2流量，其路徑為接入-匯聚-核心橋接-匯聚-接入，X2業(yè)務所經過的跳數多、距離遠，時延往往較大。在對時延不敏感且流量占比不到5%的4G時代這種方式較為合理，對維護的要求也相對簡單。但5G時代的一些應用對時延較為敏感，站間流量所占比例越來越高。同時由于5G階段將采用超密集組網，站間協(xié)同比4G更為密切，站間流量比重也將超過4G時代的 X2流量。下面對回傳和中傳網絡的靈活組網需求分別進行分析。

1）回傳網絡

5G網絡的CU與核心網之間（S1接口）以及相鄰CU之間（eX2接口）都有連接需求，其中CU之間的eX2接口流量主要包括站間CA（Carrier Aggregation，載波聚合）和CoMP（Coordinated MultipointTransmission/Reception，協(xié)作多點發(fā)送/接收）流量，一般認為是S1流量的10~20%。如果采用人工配置靜態(tài)連接的方式，配置工作量會非常繁重，且靈活性差，因此回傳網絡需要支持IP尋址和轉發(fā)功能。

另外，為了滿足uRLLC應用場景對超低時延的需求，需要采用CU/DU合設的方式，這樣承載網就只有前傳和回傳兩部分了。此時DU/CU合設位置的承載網同樣需要支持IP尋址和轉發(fā)能力。

2）中傳網絡

在5G網絡部署初期，DU與CU歸屬關系相對固定，一般是一個DU固定歸屬到一個CU，因此中傳網絡可以不需要IP尋址和轉發(fā)功能。但是未來考慮CU云化部署后，需要提供冗余保護、動態(tài)擴容和負載分擔的能力，從而使得DU與CU之間的歸屬關系發(fā)生變化，DU需要靈活連接到兩個或多個CU池。這樣DU與CU之間的中傳網絡就需要支持IP尋址和轉發(fā)功能。

如前所述，在5G中傳和回傳承載網絡中，網絡流量仍然以南北向流量為主，東西向流量為輔。并且不存在一個DU/CU會與其它所有DU/CU有東西向流量的應用場景，一個DU/CU只會與周邊相鄰小區(qū)的DU/CU有東西向流量，因此業(yè)務流向相對簡單和穩(wěn)定，承載網只需要提供簡化的IP尋址和轉發(fā)功能即可。

5.網絡切片需求

5G網絡有3大類業(yè)務：eMBB、uRLLC和mMTC。不同應用場景對網絡要求差異明顯，如時延、峰值速率、QoS（Quality of Service，服務質量）等要求都不一樣。為了更好地支持不同的應用，5G將支持網絡切片能力，每個網絡切片將擁有自己獨立的網絡資源和管控能力，如圖 9所示。另一方面，可以將物理網絡按不同租戶（如虛擬運營商）需求進行切片，形成多個并行的虛擬網絡。

5G無線網絡需要核心網到UE的端到端網絡切片，減少業(yè)務（切片）間相互影響。因此5G承載網絡也需要有相應的技術方案，滿足不同5G網絡切片的差異化承載需求。

圖9  5G網絡切片示意圖

前傳網絡對于5G采用的eCPRI信號一般采用透明傳送的處理方式，不需感知傳送的具體內容，因此對不同的5G網絡切片不需要進行特殊處理。中傳/回傳承載網則需要考慮如何滿足不同5G網絡切片在帶寬、時延和組網靈活性方面的不同需求，提供面向5G網絡切片的承載方案。

三、面向5G的光傳送網承載方案

5G承載網絡由前傳、中傳、回傳三部分組成。5G承載網的不同部分，均以南北向流量為主，東西向流量占比較少。5G業(yè)務存在大帶寬、低時延的需求，光傳送網提供的大帶寬、低時延、一跳直達的承載能力，具備天然優(yōu)勢。

圖10 基于光傳送網的5G端到端承載網示意圖

在綜合業(yè)務接入點CO（Central Office，中心局）可以部署無線集中式設備（DU或CU+DU）。CO節(jié)點承載設備可以將前傳流量匯聚到此節(jié)點無線設備，也可以將中傳/回傳業(yè)務上傳到上層承載設備。CO節(jié)點作為綜合接入節(jié)點，要求支持豐富的接入業(yè)務類型，同時對帶寬和時延有很高要求。分組增強型OTN設備可以很好的兼顧上述需求。

下面分別介紹基于光傳送網的5G前傳、中傳、回傳承載方案。

（一）5G前傳承載方案

5G初期主要是eMBB業(yè)務的應用，基本延用4G時代一個站點帶3個AAU的方式。5G成熟期將根據實際業(yè)務流量的需求，既有低頻站點基礎上增加高頻AAU的方案、也有擴展低頻AAU、新建高頻基站等方案，擴展網絡容量。

1.5G前傳典型組網場景

根據DU部署位置，5G前傳有大集中和小集中兩種典型場景：

（1）小集中：DU部署位置較低，與4G宏站BBU部署位置基本一致，此時與DU相連的5G AAU數量一般小于30個（<10個宏站）。

（2）大集中：DU部署位置較高，位于綜合接入點機房，此場景與DU相連的5G AAU數量一般大于30個（>10個宏站）。進一步依據光纖的資源及拓撲分布以及網絡需求（保護、管理）等，又可以將大集中的場景再細分為P2P大集中和環(huán)網大集中，如圖11所示。

圖11 5G前傳的3種不同場景

圖11(a)所示為小集中的場景，其特點是導入端可用光纖數目不少于AAU的數目，DU放置在某個站點機房內，和該站點機房附近的AAU通過導入光纖實現(xiàn)連接。

圖11(b)所示為P2P（Point to Point，P2P）大集中的場景，其特點是接入骨干層的光纖拓撲為樹型結構，適合采用點到點WDM組網。DU池放置在綜合接入機房，便于對DU池進行集中維護。

圖11(c)所示為環(huán)網大集中的場景，其特點是接入骨干層的光纖拓撲為環(huán)形結構，適合采用WDM環(huán)形組網，從而進一步節(jié)省光纖資源。

2.光纖直連方案

圖 12示出的是光纖直連的方案，即BBU與每個AAU的端口全部采用光纖點到點直連組網。

圖12  光纖直連方案架構圖

光纖直連方案實現(xiàn)簡單，但最大的問題就是光纖資源占用很多。5G時代，隨著前傳帶寬和基站數量、載頻數量的急劇增加，光纖直連方案對光纖的占用量不容忽視。因此，光纖直連方案適用于光纖資源非常豐富的區(qū)域，在光纖資源緊張的地區(qū)，可以采用設備承載方案克服光纖資源緊缺的問題。

3.無源WDM方案

無源波分方案采用波分復用（WDM）技術，將彩光模塊安裝在無線設備（AAU 和DU）上，通過無源的合、分波板卡或設備完成WDM功能，利用一對甚至一根光纖可以提供多個AAU到DU之間的連接，如圖 13所示。

根據采用的波長屬性，無源波分方案可以進一步區(qū)分為無源粗波分（CWDM，Coarse Wavelength DivisionMultiplexing）方案和無源密集波分（DWDM，Dense Wavelength DivisionMultiplexing）方案。

圖13  無源WDM方案架構圖

相比光纖直連方案，無源波分方案顯而易見的好處是節(jié)省了光纖，但是也存在一定的局限性，包括：

1）波長通道數受限

雖然粗波分復用（CWDM）技術標準定義了16個通道，但考慮到色散問題，用于5G前傳的無源CWDM方案只能利用了前幾個通道（通常為1271nm~1371nm），波長數量有限，可擴展性較差。

2）波長規(guī)劃復雜

WDM方案需要每個AAU使用不同波長，因此前期需要做好波長規(guī)劃和管理?？烧{諧彩光光模塊成本較高，但若采用固定波長的彩光光模塊，則對波長規(guī)劃、光模塊的管理、備品備件等帶來一系列工作量。

3）運維困難，不易管理

彩光光模塊的使用可能導致安裝和維護界面不夠清晰，缺少OAM（Operation，Administration，and Maintenance，運行管理和維護）機制和保護機制。由于無法監(jiān)測誤碼，無法在線路性能劣化時執(zhí)行倒換。

4）故障定位困難

無源WDM方案出了故障后，難以具體定界出問題的責任方。圖 14所示為無源波分方案的故障定位示意圖，可見其故障定位的復雜度。

圖14  無源WDM方案故障定位示意圖

相比無源CWDM方案，無源DWDM方案顯然可以提供更多的波長。但是更多的波長也意味著更高的波長規(guī)劃和管控復雜度，通常需要可調激光器，帶來更高的成本。目前支持25Gb/s速率的無源DWDM光模塊還有待成熟。

圖15  光源集中無源DWDM方案示意圖

為了適應5G承載的需求，基于可調諧波長的無源DWDM方案是一種可行方案，另外基于遠端集中光源的新型無源DWDM方案也成為業(yè)界研究的一個熱點，其原理如圖 15 所示。該方案在降低成本、特別是接入側成本和提高性能和維護便利性方面具有一定的優(yōu)勢：

（1）AAU/RRU側光模塊無源化：AAU/RRU側插入的光模塊不含光源，因此所有光模塊完全一樣，不區(qū)分波長，稱之為無色化或無源化，極大降低了成本，提高了可靠性和維護便利性。

（2）光源集中部署：在CO節(jié)點設置集中光源，并向各個無源模塊節(jié)點輸送直流光信號（不帶調制），無源光模塊通過接收來自集中光源的連續(xù)光波并加以調制成為信號光后返回CO節(jié)點實現(xiàn)上行。

因此，基于集中光源的下一代無源方案，不但繼承了傳統(tǒng)無源方案節(jié)省光纖、成本低、方便插入無線設備的優(yōu)勢，還補齊了其可靠性和運維管理上的短板，成為5G前傳承載領域有競爭力的一種方案。

對于無源WDM方案，同樣建議線路側采用OTN封裝，基于OTN的OAM能力實現(xiàn)有效的維護管理和故障定位。

4.有源WDM/OTN方案

有源波分方案在AAU站點和DU機房配置城域接入型WDM/OTN設備，多個前傳信號通過WDM技術共纖光纖資源，通過OTN開銷實現(xiàn)管理和保護，提供質量保證。

接入型WDM/OTN設備與無線設備采用標準灰光接口對接，WDM/OTN設備內部完成OTN承載、端口匯聚、彩光拉遠等功能。相比無源波分方案，有源波分/OTN方案有更加自由的組網方式，可以支持點對點及組環(huán)網兩種場景：

圖16  有源WDM方案點到點架構圖

圖 16所示為有源方案點到點組網架構圖，同樣可以支持單纖單向、單纖雙向等傳輸模式，與無源比分方案相比，其光纖資源消耗相同。

圖17  有源WDM方案環(huán)網架構圖

圖 17所示為有源方案組環(huán)網的架構圖。除了節(jié)約光纖以為，有源WDM/OTN方案可以進一步提供環(huán)網保護等功能，提高網絡可靠性和資源利用率。此外，基于有源波分方案的OTN特性，還可以提供如下功能：

1）通過有源設備天然的匯聚功能，滿足大量AAU的匯聚組網需求。

2）擁有高效完善的OAM管理，保障性能監(jiān)控、告警上報和設備管理等網絡功能，且維護界面清晰，提高前傳網絡的可管理性和可運維性。

3）提供保護和自動倒換機制，實現(xiàn)方式包括光層保護（如OLP，Optical Line Protection，光線路保護）和電層保護（如ODUk SNCP，Subnetwork ConnectionProtection，子網連接保護）等，通過不同管道的主–備光纖路由，實現(xiàn)前傳鏈路的實時備份、容錯容災。

4）具有靈活的設備形態(tài)，適配DU集中部署后AAU設備形態(tài)和安裝方式的多樣化，包括室內型和室外型。對于室外型，如典型的FO（Full Outdoor，全室外）解決方案能夠實現(xiàn)掛塔、抱桿和掛墻等多種安裝方式，且能滿足室外防護（防水、防塵、防雷等）和工作環(huán)境（更寬的工作溫度范圍等）要求。

5）支持固網移動融合承載，具備綜合業(yè)務接入能力，包括固定寬帶和專線業(yè)務。

當前有源WDM/OTN方案成本相對較高，未來可以通過采用非相干超頻技術或低成本可插拔光模塊來降低成本。同時，為了滿足5G前傳低成本和低時延的需求，還需要對OTN技術進行簡化。

5. 5G前傳承載方案小結

5G時代，考慮到基站密度的增加和潛在的多頻點組網方案，光纖直驅需要消耗大量的光纖，某些光纖資源緊張的地區(qū)難以滿足光纖需求，需要設備承載方案作為補充。針對5G前傳的3個組網場景，可選擇的承載技術方案建議如表 3所示：

表3  前傳場景與相應的承載方案

無論是小集中還是P2P大集中，有源方案和下一代DWDM無源方案都能滿足，需要根據網絡光纖、機房資源和需要達到的無線業(yè)務優(yōu)化效果綜合考慮，選擇性價比最佳的解決方案。對于環(huán)網大集中，有源DWDM方案具有明顯的比較優(yōu)勢，在節(jié)約光纖的同時還可以提供環(huán)網保護等功能。

（二）5G中傳/回傳承載方案

根據前面的需求分析，5G中傳和回傳對于承載網在帶寬、組網靈活性、網絡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。

1.中傳/回傳承載網絡架構

城域OTN網絡架構包括骨干層、匯聚層和接入層，如圖 18 所示。城域OTN網絡架構與5G中傳/回傳的承載需求是匹配的，其中骨干層/匯聚層與5G回傳網絡對應，接入層則與中傳/前傳對應。近幾年隨著OTN已經通過引入以太網、MPLS-TP（Multiprotocol Label SwitchingTraffic Policing，多協(xié)議標簽交換流量監(jiān)控）等分組交換和處理能力，演進到了分組增強型OTN，可以很好地匹配5G IP化承載需求。

圖18  城域OTN網絡架構匹配5G承載需求示意圖

基于OTN的5G中傳/回傳承載方案可以發(fā)揮分組增強型OTN強大高效的幀處理能力，通過FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）、專用芯片、DSP（Digital Signal Processor，數字信號處理）等專用硬件完成快速成幀、壓縮解壓和映射功能，有效實現(xiàn)DU傳輸連接中對空口MAC/PHY等時延要求極其敏感的功能。同時，對于CU，一方面分組增強型OTN構建了CU、DU間超大帶寬、超低時延的連接，有效實現(xiàn)PDCP處理的實時、高效與可靠，支持快速的信令接入。而分組增強型OTN集成的WDM能力可以實現(xiàn)到郊縣的長距傳輸，并按需增加傳輸鏈路的帶寬容量。

為了滿足中傳/回傳在靈活組網方面的需求，需要考慮在分組增強型OTN已經支持MPLS-TP技術的基礎上，增強路由轉發(fā)功能。目前考慮需要支持的基本路由轉發(fā)功能包括IP層的報文處理和轉發(fā)、IP QoS、OSPF/IS-IS（Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先/Intermediatesystem to Intermediate system，中間系統(tǒng)–中間系統(tǒng)）域內路由協(xié)議、BGP（Border Gateway Protocol，邊界網關協(xié)議）、SR（Segment Routing,分段路由）等，以及Ping和IPFPM（IP Flow Performance Measurement，IP流性能測量）等OAM協(xié)議。OTN節(jié)點之間可以根據業(yè)務需求配置IP/MPLS-TP overODUk通道，實現(xiàn)一跳直達從而保證5G業(yè)務的低時延和大帶寬需求。

基于OTN的5G中傳/回傳承載方案可以細分為以下兩種組網方式：

1）分組增強型OTN+IPRAN方案

在該方案中，利用增強路由轉發(fā)功能的分組增強型OTN設備組建中傳網絡，中間的OTN設備可根據需要配置為ODUk穿通模式，保證5G承載對低時延和帶寬保障的需求。在回傳部分，則繼續(xù)延用現(xiàn)有的IPRAN（IP Radio Access Network，IP化無線接入網）承載架構，如圖 19所示。分組增強型OTN與IP RAN之間通過BGP協(xié)議實現(xiàn)路由信息的交換。

為了滿足5G承載對大容量和網絡切片的承載需求，IPRAN需要引入25GE、50GE、100GE等高速接口技術，并考慮采用FlexE（Flexible Ethernet，靈活以太網）等新型接口技術實現(xiàn)物理隔離，提供更好的承載質量保障。

圖19  分組增強型OTN+IPRAN組網方案示意圖

2）端到端分組增強型OTN方案

該方案全程采用增強路由轉發(fā)功能的分組增強型OTN設備實現(xiàn)，如圖 20所示。與分組增強型OTN+IPRAN方案相比，該方案可以避免分組增強型OTN與IPRAN的互聯(lián)互通和跨專業(yè)協(xié)調的問題，從而更好地發(fā)揮分組增強型OTN強大的組網能力和端到端的維護管理能力。

圖20  端到端分組增強型OTN方案示意圖

2.網絡切片承載方案

從本質上來看，網絡切片就是對網絡資源的劃分。而光傳送網具有天然的網絡切片承載能力，每種5G網絡切片可以由獨立的光波長/ODU通道來承載，提供嚴格的業(yè)務隔離和服務質量保障。具體到5G網絡切片的承載需求，分組增強型OTN可以提供一層和二層的網絡切片承載方案。

1）基于一層網絡切片承載方案

主要基于ODUflex進行網絡資源劃分，可以將不同的ODUflex帶寬通過通道標識劃分來承載不同的5G網絡切片，并可根據業(yè)務流量的變化動態(tài)無損調整ODUflex的帶寬。也可以通過物理端口進行承載資源的劃分，需要將物理端口對應的所有電層鏈路都進行標簽隔離處理，實現(xiàn)較簡單，粒度較大。

2）基于二層網絡切片承載方案

該方案通過MPLS-TP標簽或以太網VLAN ID（Virtual Local Area Network，虛擬局域網）劃分隔離二層端口帶寬資源，即邏輯隔離。采用不同的邏輯通道承載不同的5G網絡切片，同時通過QoS控制策略來滿足不同網絡切片的帶寬、時延和丟包率等性能需求。

圖21  網絡切片承載方案示意圖

其中一層網絡切片承載方案的切片間業(yè)務屬于物理隔離，不會相互影響。二層網絡切片承載方案的切片間業(yè)務是邏輯隔離，不同切片間業(yè)務可以共享物理帶寬?？筛鶕?/span>5G不同網絡切片的性能需求選擇不同的承載方案。

OTN網絡切片承載方案可以結合SDN（Software-defined Networking，軟件定義網絡）智能控制技術，實現(xiàn)對網絡資源的端到端快速配置和管理，提高網絡資源使用效率，提升業(yè)務開通效率和網絡維護效率。并通過開放北向接口，采用如VTNS（Virtual Transport NetworkService，虛擬傳送網業(yè)務）向上層5G網絡提供對光傳送網資源的管控能力，如圖 21所示。

（三）5G云化數據中心互聯(lián)方案

如前所述，5G時代的核心網下移并向云化架構轉變，由此產生云化數據中心互聯(lián)的需求，包括：（1）核心大型數據中心互聯(lián)，對應5G核心網New Core間及New Core與MEC間的連接；（2）邊緣中小型數據中心互聯(lián)，本地DC互聯(lián)承擔MEC、CDN等功能。

1.大型數據中心互聯(lián)方案

大型數據中心作為5G承載網中New Core核心網的重要組成部分，承擔著海量數據長距離的交互功能，需要高可靠長距離傳輸、分鐘級業(yè)務開通能力以及大容量波長級互聯(lián)。因此需要采用高緯度ROADM進行Mesh化組網、光層一跳直達，減少中間大容量業(yè)務電穿通端口成本。同時，還需要結合OTN技術以及100G、200G、400G高速相干通信技術，實現(xiàn)核心DC之間的大容量高速互聯(lián)，并兼容各種顆粒靈活調度能力。

在網絡安全性的保障上采用光層、電層雙重保護，使保護效果與保護資源配置最優(yōu)化：光層WSON（Wavelength Switched OpticalNetwork，波長交換光網絡）通過ROADM在現(xiàn)有光層路徑實現(xiàn)重路由，抵抗多次斷纖，無需額外單板備份；電層ASON（Automatically Switched OpticalNetwork，自動交換光網絡）通過OTN電交叉?zhèn)浞菽軌蜓杆俚箵Q保護路徑，保護時間<50ms。

2.中小型數據中心互聯(lián)方案

隨著5G發(fā)展，中小型數據中心互聯(lián)方案可考慮按照以下三個階段演進：

1）5G初期，邊緣互聯(lián)流量較小，但接入業(yè)務種類繁多，顆粒度多樣化?？沙浞掷矛F(xiàn)有的分組增強型OTN網絡提供的低時延、高可靠互聯(lián)通道，使用ODUk級別的互聯(lián)方式即可。同時，分組增強型OTN能夠很好地融合OTN硬性管道和分組特性，滿足邊緣DC接入業(yè)務多樣化的要求。

2）5G中期，本地業(yè)務流量逐漸增大，需要在分組增強型OTN互聯(lián)的基礎上，結合光層ROADM進行邊緣DC之間Mesh互聯(lián)。但由于鏈接維度數量較小，適合采用低維度ROADM，如4維或9維?？紤]到邊緣計算的規(guī)模和下移成本，此時DCI網絡分為兩層，核心DCI層與邊緣DCI層，兩層之間存在一定數量的連接。

圖22  5G中期中小型DC互聯(lián)方案示意圖

3）5G后期，網絡數據流量巨大，需要在全網范圍內進行業(yè)務調度。此時需要在全網范圍部署大量的高緯度ROADM（如20維，甚至采用32維的下一代ROADM技術）實現(xiàn)邊緣DC、核心DC之間全光連接，以滿足業(yè)務的低時延需求。同時采用OTN實現(xiàn)小顆粒業(yè)務的匯聚和交換。

圖23  5G后期中小型DC互聯(lián)方案示意圖

（四）5G光傳送網承載方案小結

5G承載網是一個移動/寬帶/云專線架構趨同的綜合承載網，需要具備數10G~100G承載和1~2倍站點帶寬演進、極低時延、高精度時鐘架構基礎的能力，支持移動&專線&寬帶綜合承載靈活演進能力，同時末梢設備具備即插即用部署能力。5G承載網向綜合承載的網絡架構模型總結如下：

圖24  5G綜合承載網架構示意圖

1）5G無線&核心網功能節(jié)點位置與當前寬帶承載趨同：5G New core與FBB的CR位置相當，MEC/MCE與BNG（Broadband Network Gateway，寬帶網絡業(yè)務網關）位置相當，Cloud BB和OLT位置相當；

2）云化架構特征趨同：BNG云化與MEC同處一朵云，因此CDN的位置可以放到城域核心CR的位置或下沉到BNG，原CR CDN調度功能由DCI取代，CDN內容被移動/寬帶共享，通過DCI互聯(lián)網層實現(xiàn)內容同步，可以提升移動用戶達到寬帶用戶的視頻等業(yè)務體驗（寬帶視頻客戶多會觸發(fā)CDN內容下移，移動客戶主要視頻CDN訪問點在New Core，通過融合架構可以讓移動視頻客戶從MEC訪問CDN）。

3）城域專線覆蓋趨同：OTN設備下沉到OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）、BBU等綜合業(yè)務接入機房后，通過光纖直連、SDH（Synchronous Digital Hierarchy，數字同步體系）/CPE（Customer Premise Equipment，客戶終端設備） /OTN等末端小設備，接入最后1~2公里，提供大客戶專線業(yè)務，支持業(yè)務快速開通、端到端SDH/OTN硬管道業(yè)務，構建超低時延精品城域專線網絡。BNG仍然部署在區(qū)域核心機房，后續(xù)逐漸虛擬云化部署；OLT通常部署在綜合接入機房，也有小型化OLT部署在用戶小區(qū)。

4）業(yè)界兩種主流網絡融合趨勢，匯聚層以上都是綜合承載：一種架構是匯聚（OLT/Cloud BB）以上綜合承載，接入獨立承載；另外一種架構是骨干和城域端到端綜合承載。

四、5G時代的光傳送網關鍵技術演進

5G開創(chuàng)了通信領域的新紀元，也給OTN承載網帶來了新機遇。雖然依據網絡承載功能的不同，將5G承載網分為前傳、中傳和回傳三段不同架構。但無論何種架構，相對4G時代，網絡對超大帶寬、超低時延和超高靈活調度的需求都是莫大的技術挑戰(zhàn)。因此，光傳送網通過不斷的技術創(chuàng)新，實現(xiàn)傳輸技術性能飛躍，來適應5G的網絡承載需求。

（一）低成本大帶寬傳輸技術

5G承載網的最大挑戰(zhàn)是海量的帶寬增長，而帶寬的增長勢必帶來成本的增加，因此5G帶寬傳輸技術的關鍵是降低每bit、每公里的傳輸成本和功耗。依據傳輸距離不同，5G低成本大帶寬傳輸技術分為短距非相干技術和中長距低成本相干技術兩大類。

1.短距非相干技術

對于傳輸距離較短的場景（如5G前傳，光纖傳輸距離小于20km），基于低成本光器件和DSP算法的超頻非相干技術成為重要趨勢。此類技術通過頻譜復用、多電平疊加、帶寬補償等DSP算法，利用較低波特率光電器件實現(xiàn)多倍（2倍、4倍或更高）傳輸帶寬的增長，例如：

1）DMT（Discrete Multi-Tone，離散多頻音調制）技術：DMT對頻譜進行切割分成若干個子載波，據各個子載波的信噪比質量決定調制模式，從而最大程度的利用頻譜資源。DMT提速效果最大，應用比較成熟，基于10G光模塊能夠實現(xiàn)50G信號傳輸。

2）PAM4（Pulse Amplitude Modulation，四電平脈沖幅度調制）技術：傳統(tǒng)OOK調制下，每個光信號只有高低兩個電平狀態(tài)，分別代表0和1；PAM4技術是一個多電平技術，每個光信號具有4種電平狀態(tài)，可以分別代表00、01、10和11，因此PAM4光信號攜帶的信息量是OOK信號的，從而將將傳輸速率提高一倍。

2.中長距低成本相干技術

對于更長的傳輸距離和更高的傳輸速率，例如中/回傳網絡50/60公里甚至上百公里的核心網DCI互聯(lián)、200G/400G以上帶寬，相干技術是必須的，關鍵在于如何實現(xiàn)低成本相干?；诠韫饧夹g的低成本相干可插拔彩光模塊，是目前的一個技術發(fā)展方向，包括如下特點：

1）低成本：采用硅光技術，利用成熟高效的CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor，互補金屬氧化物半導體）平臺，實現(xiàn)光器件大規(guī)模集成，減少流程和工序，提升產能，使原先分立相干器件的總體成本下降。

2）相干通信：采用相干通信可以實現(xiàn)遠距離通信，頻譜效率高，支持多種速率可調節(jié)，如單波100G、200G、400G。

3）可插拔模塊：硅光模塊采用單一材料實現(xiàn)光器件的多功能單元（除光源），消除不同材料界面晶格缺陷帶來功率損耗；硅光由于折射率高，其器件本身比傳統(tǒng)器件小，加之光子集成，硅光模塊尺寸可以比傳統(tǒng)分離器件小一個數量級；功耗降低和體積縮小，是的高密度的可插拔光模塊的是一線，常見的封裝方式有CFP （Centum Form-factor Pluggable，封裝可插拔）、CFP2、CFP4、QSFP （Quad Small Form-factorPluggable，四通道小型化封裝可插拔）等。

圖25  CFP、CFP2、CFP4三種可插拔光模塊

4）DCO和ACO模塊：DCO將光器件和DSP芯片一塊封裝在模塊里，以數字信號輸出，具有傳輸性能好，抗干擾能力強、集成度高、整體功耗低、易于統(tǒng)一管理維護的特點，其難點是較高的功耗限制了封裝的大小。ACO模塊的DSP芯片放置在模塊外面，以模擬信號輸出，光模塊功耗更低，可以實現(xiàn)更小的封裝，但是模擬信號互聯(lián)會帶來性能劣化。

（二）低時延傳輸與交換技術

超低時延是5G業(yè)務相對4G非常重要的一個性能提升，對承載網提出苛刻的要求。毋庸置疑，基于ROADM的光層一跳直達是實現(xiàn)超低時延的最佳首選，但是只適用于波長級的大顆粒度傳輸與交換。而對于波長級別以下的中小顆粒度，如1G/2.5G/10G/25G等，主要還是通過優(yōu)化OTN映射、封裝效率來降低時延。

1.ROADM全光組網調度技術

通過光層ROADM設備實現(xiàn)網絡節(jié)點之間的光層直通，免去了中間不必要的光-電-光轉換，可以大幅降低時延。

在技術實現(xiàn)上，基于WSS（Wavelength Selective Switching，波長選擇開關）技術的ROADM已經成為業(yè)界，如圖26所示，這是一個典型CDC-ROADM（Colorless，Directionless &Contentionless ROADM，波長無關、方向無關、無阻塞RODAM）的技術實現(xiàn)方式，基于1×N WSS以及MCS（Multi-cast Switching，多路廣播開關）器件，通過各類WSS、耦合器、Splitter等組件支持最大20個維度方向上的任意信道上下波。

圖26  典型CDC-ROADM架構示意圖

隨著ROADM技術的持續(xù)演進，下一代ROADM將朝著更高維度、簡化運維的方向發(fā)展，基于MCS技術的WSS由于分光比太大，需要采用光放大器陣列進行補償，其未來演進受到限制，尤其是難以向更高維度發(fā)展。MxN WSS技術是一個重要的發(fā)展方向，相對于MCS，其優(yōu)勢包括：

1）M×N WSS具有波長選擇性，能夠大幅降低分光損耗，減少光放大器需求，從而降低功耗，提高可靠性，能夠支持更多的維度方向（例如32維）；

2）M×N WSS具有更緊湊的結構，有利于設備小型化。

圖27  基于M×N WSS技術的下一代CDC-ROADM架構示意圖

當網絡逐漸走向全光架構，波長數目大幅增長，需要對全網光層實施有效管理、監(jiān)測和追蹤，是在全光網中最重要的技術。通過給光信道分配波長標簽，可以在網絡中的關鍵節(jié)點設置監(jiān)測點，提取標簽信息，由此獲取每一個波長在網絡中的傳輸路線、業(yè)務信息與狀態(tài)，提高波長規(guī)劃、管理的效率。

2.超低時延OTN傳送技術

目前商用OTN設備單點時延一般在10us~20us之間，主要原因是為了覆蓋多樣化的業(yè)務場景（比如承載多種業(yè)務、多種顆粒度），添加了很多非必要的映射、封裝步驟，造成了時延大幅上升。

隨著時延要求越來越高，未來在某些時延極其苛刻場景下，針對特定場景需求進行優(yōu)化，超低時延的OTN設備單節(jié)點時延可以達到1us量級。具體可以通過以下三個思路對現(xiàn)有產品進行優(yōu)化：

1）針對特定場景，優(yōu)化封裝時隙

目前OTN采用的是1.25G 時隙，以傳送一個25Gbps的業(yè)務流為例，需要先分解成20個不同時隙來傳輸，再將這20個時隙提取恢復原始業(yè)務，這個分解提取的過程需要花費不少時延（~5us）。

如果將時隙增大到5Gbps，這樣就可以簡化解復用流程，能夠有效降低時延（~1.2us），并且節(jié)省芯片內緩存資源。

2）簡化映射封裝路線

常規(guī)OTN中，以太業(yè)務的映射方式需要經過GFP（Generic Framing Procedure，通用成幀規(guī)程）封裝與Buffer中間環(huán)節(jié)，再裝載到ODU flex容器，而在OTU線路側，需要時鐘濾波、Buffer、串并轉換，整體時延因引入Buffer和多層映射封裝而增大。

新一代的Cell映射方式基于業(yè)務容量要求做嚴格速率調度，映射過程采用固定容器進行封裝，可以跳過GFP封裝、Buffer、串并轉換等過程，降低時延。

3）簡化ODU映射復用路徑

OTN同時支持單級復用和多級復用，理論上每增加一級復用，時延將增加512ns。因此在組網是采用單級復用可以有效降低時延，如針對GE業(yè)務，多級復用（GE→ODU0→ODU2→ODU3→ODU4→OTU4）的時延約為4.5us，而單級復用（GE→ODU0→ODU4→OTU4）的時延約為2.2us。

值得注意的是，在實際項目中，在追求極致時延特性的時候，也應當權衡適用性、功耗、體積、芯片可獲得性、可靠性等其他因素，比如針對特定場景進行優(yōu)化，可能就會導致應用場景受限?？傊S著未來芯片架構、工藝技術進一步提升，OTN設備可以通過多種渠道實現(xiàn)超低時延，逐步向理論極限逼近，同時更好地平衡其他性能參數。

（三）高智能的端到端靈活調度技術

5G時代，能夠靈活調配網絡資源應對突發(fā)流量是5G網絡關鍵特征要求。對于網絡的靈活帶寬特性，依據承載硬件系統(tǒng)的邏輯管道容量與傳輸業(yè)務大小的匹配度，分為兩種情況：一是邏輯管道大于傳輸業(yè)務顆粒度，則單個邏輯管道承載多顆粒度業(yè)務，通過ODUflex技術實現(xiàn)傳輸帶寬靈活配置和調整，以提高傳輸效率；二是邏輯管道小于傳輸業(yè)務顆粒度，則需要考慮多端口綁定及帶寬分配，如FlexO技術。此外，對于網絡端到端的管理和控制，進行高效的網絡部署和靈活的資源動態(tài)分配，完成業(yè)務快速發(fā)放，則需要利用軟件定義網絡（SDN）等新型集中式智能管控技術來實現(xiàn)。

1.ODUflex靈活帶寬調整技術

傳統(tǒng)ODUk按照一定標準容量大小進行封裝，受到容量標準的限制，容易出現(xiàn)某些較小顆粒的業(yè)務不得不用更大的標準管道容量進行封裝，造成網絡資源浪費。ODUflex，即靈活速率的ODU，能夠靈活調整通道帶寬，調整范圍為1.25G~100G，其特點有：

1）高效承載。提供靈活可變的速率適應機制，用戶可根據業(yè)務大小，靈活配置容器容量，保證帶寬的高效利用，降低每比特傳輸成本。

圖28  ODUflex靈活配置容器容量示意圖

2）兼容性強。適配視頻、存儲、數據等各種業(yè)務類型，并兼容未來IP業(yè)務的傳送需求。

下圖中映射路徑為：FC4G→ODUflex→ODU2；其中，ODUflex映射到ODU2中4個時隙，剩余時隙可用來承載其他業(yè)務，帶寬利用率可達100%。

圖29  ODUflex映射過程示意圖

由于網絡邊緣接入業(yè)務將會非常復雜，如5G、物聯(lián)網、專線等，業(yè)務也具有臨時性，因此還需要管道能夠根據實際業(yè)務帶寬大小，進行無損調節(jié)，這就要求支持ITU-T的G.HAO（Hitless Adjustment of ODUflex，ODUflex的無損傷調整）協(xié)議，該協(xié)議支持根據接入業(yè)務速率大小，動態(tài)的為其分配N個時隙，然后再映射到高階ODU管道中，如果接入業(yè)務速率發(fā)生變化，通過G.HAO協(xié)議，網管控制源宿之間所有站點都會相應調整分配時隙個數，從而調整ODUflex的大小，保證業(yè)務無損調節(jié)。

針對5G承載，ODUflex是應對5G網絡切片的有效承載手段，通過不同的ODUflex實現(xiàn)不同5G切片網絡在承載網上的隔離。

2.FlexO靈活互聯(lián)接口技術

光層FlexGrid技術的進步，客戶業(yè)務靈活性適配的發(fā)展，催生了OTN層進一步靈活適應光層和業(yè)務適配層的發(fā)展，業(yè)界提出了FlexO技術。靈活的線路接口受限于實際的光模塊速率，同時域間短距接口應用需要低成本方案，FlexO應運而生。

FlexO接口可以重用支持OTU4的以太網灰光模塊，實現(xiàn)N*100G短距互聯(lián)接口，使得不同設備商能夠通過該接口互聯(lián)互通。FlexO提供一種靈活OTN的短距互聯(lián)接口，稱作FlexO Group，用于承載OTUCn，通過綁定N*100G FlexO接口實現(xiàn)，其中每路100G FlexO接口速率等同于OTU4的標準速率。FlexO主要用于如下兩種應用場景。

圖30  FlexO連接路由器和傳送設備示意圖

場景一是用于路由器和傳送設備之間，如圖 30所示，路由器將數據流量封裝到ODUk/ODUflex，然后復用到ODUCn/OTUCn完成復用段及鏈路監(jiān)控，最終通過N*100G FlexO接口承載OTUCn信號完成路由器和傳送設備之間互聯(lián)互通。

圖31  FlexO IrDI連接OTN管理域示意圖

場景二是作為域間接口用于不同管理域之間的互聯(lián)互通，如圖 31所示，該域間接口的OTN信號為OTUCn，通過N*100G FlexO接口承載OTUCn信號實現(xiàn)。

當前N*100G FlexO接口的標準化工作已經完成，隨著IEEE802.3200GE/400GE標準的逐步完善， ITU-T/SG15正逐步開展相關M*200G/400G FlexO接口研究和標準制定工作，豐富OTN的短距互聯(lián)接口能力。

3.傳送SDN快速業(yè)務隨選發(fā)放技術

2012年，業(yè)界首次提出了傳送SDN（TSDN：Transport Software DefinedNetworks）解決方案，這是SDN技術在傳送網絡的應用和擴展。其中最主要和最有價值的用例是BoD (Bandwithon Demand，即帶寬隨需發(fā)放)：客戶通過終端/Portal預訂帶寬服務，TSDN控制器掌控全網設備信息，并且在后臺對資源進行自動統(tǒng)一調配，實現(xiàn)業(yè)務的快速發(fā)放。該項服務能夠更好地滿足云數據中心互聯(lián)和企業(yè)云專線提出的動態(tài)按需大帶寬的訴求，提升網絡資源利用率和客戶帶寬體驗。除此之外，TSDN還可以配合OTN時延測量技術，實現(xiàn)全網時延信息可視化，并進行最短時延路徑的尋找、規(guī)劃、管理、保護等操作。

未來的5G網絡則對TSDN解決方案提出更具挑戰(zhàn)的訴求。傳送網絡不僅要自身具備高效的動態(tài)按需切分網絡的能力，以滿足不同業(yè)務的帶寬、可靠性和低時延承載要求，還需要與上層的IP及無線網絡協(xié)同起來，實現(xiàn)跨域跨層的帶寬和資源協(xié)同，保證端到端的業(yè)務服務質量要求。其中除了協(xié)同切片算法外，傳送網絡的北向切片API將是支撐端到端切片協(xié)同的關鍵紐帶。OIF/ONF也正在制定VTNS（Virtual Transport NetworkService）業(yè)務規(guī)范和相關北向API模型，以應對未來新業(yè)務的挑戰(zhàn)。

五、總結與展望

光傳送網是現(xiàn)代經濟、社會的大動脈，未來隨著5G應用、網絡云化進程逐步鋪開，給傳送網帶來的不僅僅是流量的攀升，超低時延、高可靠、高度靈活、智能化等等都是傳送網即將面臨的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有網絡架構在一定程度上已經無法滿足這些要求，我們相信通過上述解決方案和關鍵技術，能夠幫助未來更好地應對5G時代的挑戰(zhàn)。

對于超大帶寬需求，在短距前傳領域，通過非相干技術，目前已經能實現(xiàn)5倍速率擴展。未來隨著DSP超頻技術的發(fā)展，將進一步實現(xiàn)包括10倍以上的更高速率擴展。而在中/回傳方面，基于硅光技術、光子集成技術的低成本相干模塊將在百公里傳輸距離上滿足帶寬和成本的最優(yōu)配置。

對于網絡靈活調度需求，可借助ODUflex、FlexO、ROADM/OXC（Optical Cross Connection，全光交叉）等帶寬靈活調度和調整技術，并通過引入SDN實現(xiàn)端到端的網絡綜合管控，實現(xiàn)網絡資源的最優(yōu)配置和管道的最大利用效率，完成快速業(yè)務發(fā)放。

對于運營商而言，5G只是一種重要業(yè)務，承載網絡必須考慮所有業(yè)務的綜合承載?；诠鈧魉途W技術自身的大帶寬、透明傳輸等優(yōu)點，OTN/WDM綜合業(yè)務承載網可以為5G、固定寬帶、云和政企專線等業(yè)務提供統(tǒng)一的綜合承載服務。OTN標準完善，產業(yè)成熟，可以滿足5G承載的提出的大帶寬、低時延、高精度時鐘、高可靠等多數需求，在此基礎上通過技術演進補足短板，是實現(xiàn)5G高效承載的一條風險和成本俱佳的技術演進路線。

為了滿足5G前傳低成本和低時延的需求，需要對OTN技術進行簡化，包括減少復用層級、簡化開銷、使用更大的支路時隙（TS）等。同時，為了滿足中傳/回傳在靈活組網方面的需求，需要考慮在增強OTN分組處理能力的基礎上，增強路由轉發(fā)功能。

六、縮略語