文/韓秉軍

5G 建設(shè)是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)問題，也是前沿問題。5G 要求更快的速度，更大的容量，這對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，OTN、PTN 等必須要跟隨5G 的腳步不斷演進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)5G 的超密集組網(wǎng)。5G 即將商用是現(xiàn)實(shí)問題，但是5G 的一些關(guān)鍵技術(shù)方案實(shí)際上還沒有確切地落實(shí)下來，目前所試驗(yàn)的5G 建設(shè)方案都是可行的，比如SDN+OTN、SDN+PTN 等，本文也著重就這兩種方案進(jìn)行研究分析。

1 OTN和PTN

1.1 OTN

OTN 即光傳送網(wǎng)，是一種在波分復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，目前OTN 被定義為骨干傳送網(wǎng)?，F(xiàn)在一些OTN 設(shè)備已經(jīng)開啟來400GE 的速率，但因?yàn)槌杀旧系膯栴}，運(yùn)營商還很少部署400GE 的OTN 設(shè)備，主流還是100GE。以100GE 速率的OTN來論，主要的技術(shù)包括線路調(diào)制技術(shù)（QPSK），可保證100GE 設(shè)備組網(wǎng)的傳輸速率峰值達(dá)112Gbit/s；經(jīng)過QPSK 調(diào)制后信號在接收端會出現(xiàn)偏振態(tài)變化的情況會導(dǎo)致本地光振蕩器以及接收的信號出現(xiàn)頻率差和相位差，導(dǎo)致傳輸延遲，為了控制延遲，通常會采取高速電信號處理技術(shù)（該技術(shù)又稱補(bǔ)償技術(shù)）；在傳送網(wǎng)當(dāng)中還有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)即FEC，該技術(shù)利用了信息當(dāng)中的少量冗余來檢測以及糾正傳輸當(dāng)中發(fā)生的誤碼。在傳統(tǒng)的單向通信當(dāng)中FEC一旦發(fā)現(xiàn)傳輸當(dāng)中有錯(cuò)誤，可重建數(shù)據(jù)，而沒有這項(xiàng)技術(shù)的話，接收端將沒辦法接收數(shù)據(jù)。OTN 的糾錯(cuò)是在FEC 基礎(chǔ)上發(fā)展而來的SD-FEC 技術(shù)，即軟裁決前向糾錯(cuò)。OTN 網(wǎng)絡(luò)的定位是骨干傳送網(wǎng)，其網(wǎng)元包含OTM，OLA，OADM（FOADM 或ROADM） 以 及REG。而組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也很靈活包括點(diǎn)到點(diǎn)、環(huán)形、鏈形、網(wǎng)狀等。

1.2 PTN

PTN 是分組傳送網(wǎng)，在現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中往往配合OTN 來組成傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要定位為城域傳輸網(wǎng)。一般而言PTN 是在網(wǎng)絡(luò)上的IP 業(yè)務(wù)層以及光傳輸媒介當(dāng)中設(shè)置一個(gè)中間層來實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)支撐。PTN 主要支撐端到端、點(diǎn)對點(diǎn)的連接，并且新擴(kuò)展的MPLS等多種連接方式可以無縫承載各種業(yè)務(wù)，同OTN 連接可以實(shí)現(xiàn)更為廣泛的組網(wǎng)。PTN 的核心在于PWE3 技術(shù)，該技術(shù)主要是將傳輸信道當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行偽裝后傳輸，在接收端的用戶在PWE3 下，通常只會感覺到訪問特點(diǎn)業(yè)務(wù)時(shí)，使用的是一條信道。不同的業(yè)務(wù)有不同的信道，當(dāng)然實(shí)際上還是在一條光纖上。MPLS為PTN 的分組傳送提供了保障，MPLS 本身是一種路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，目的是為了提高轉(zhuǎn)發(fā)的速度。在該協(xié)議下，發(fā)送端會發(fā)出一份攜帶數(shù)據(jù)的報(bào)文，該報(bào)文要達(dá)到特定的接收端，需要經(jīng)過路由器的處理，即路由器根據(jù)報(bào)文提供的目標(biāo)地址來檢測自己的路由表，然后查詢接口后轉(zhuǎn)發(fā)出去，并達(dá)到接收端。當(dāng)接收端接收數(shù)據(jù)后會向發(fā)送端反饋一份報(bào)文。

2 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案研究

2.1 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思考

5G 網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出的特點(diǎn)是大、快、雜，流量大、網(wǎng)絡(luò)大，相應(yīng)速度快，業(yè)務(wù)多而雜。與4G 相比較，5G 是三層架構(gòu)，4G 是兩層架構(gòu)。在5G 的架構(gòu)當(dāng)中包括CU、DU 和AAU。一般情況來說，5G 傳輸速率的均值至少要保證1Gbit/s，峰值在20Gbit/s，在建設(shè)當(dāng)中若以環(huán)狀結(jié)構(gòu)來組成承載網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)環(huán)有6 個(gè)S111站，且每個(gè)站都達(dá)到峰值要求，那么至少需要40G 的帶寬才能滿足5G 的網(wǎng)絡(luò)接入需要，同時(shí)因?yàn)樵?G 無線接入的部署是從4G 演變而來，本質(zhì)還是UE 到接入網(wǎng)到承載網(wǎng)再到核心網(wǎng)然后接入另一端的承載網(wǎng)、接入網(wǎng)最后達(dá)到UE，整個(gè)過程的本質(zhì)就是編碼解碼、調(diào)制解調(diào)和加密解密的一個(gè)過程。而5G 的無線接入網(wǎng)現(xiàn)在公認(rèn)的部署方式是超密集組網(wǎng)，到了承載和核心網(wǎng)就需要至少T 級別的組網(wǎng)才能滿足5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蟆６?G 的無線接入網(wǎng)部署相比4G 而言更加龐大，需要的基站數(shù)量是4G 的1.5 倍，這對網(wǎng)絡(luò)的光纖資源消耗非常巨大，這就需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行演進(jìn)，否則無法滿足5G 的需求。

在5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)當(dāng)中因?yàn)槎喑隽艘粋€(gè)DC流量，S1 流量就因?yàn)楹诵木W(wǎng)的部署位置而發(fā)生變化，呈現(xiàn)出多流量的特點(diǎn)，對于傳輸網(wǎng)絡(luò)而言就要求必須實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一傳輸，因此SDN（軟件定義光網(wǎng)絡(luò)）成為5G 當(dāng)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。SDN 在5G 的技術(shù)領(lǐng)域通常被成為增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)，利用SDN 意味著可以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度，但不意味著網(wǎng)絡(luò)會更聰明，因?yàn)檫@需要人工智能的支持?，F(xiàn)有的5G 建設(shè)方案當(dāng)中均需要SDN 作為網(wǎng)絡(luò)的大腦來調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)會以SDN 為首組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通道，為了滿足不同業(yè)務(wù)的需求，就需要另外一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)切片，網(wǎng)絡(luò)切片顧名思義就是將典型的物理網(wǎng)絡(luò)切割為多個(gè)虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)。

2.2 SDN+OTN

OTN 承 載5G 主 要 是 籠MUXPONDER將 多 個(gè)AAU 的10G 或25G 的CPRI 或 者 是ECPRI 信號復(fù)用到高速信號后傳送到DU，可滿足大帶寬傳輸要求，根據(jù)光線路由可以進(jìn)行靈活的組網(wǎng)，包括點(diǎn)到點(diǎn)、環(huán)狀以及鏈形等。點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)可以采取單纖雙向技術(shù)來降低光纖資源的消耗。而DU 集中化可以節(jié)約無線設(shè)備的投資。而OTN 通常作為5G 無線接入的一級前傳，不過目前成本還比較高，需要進(jìn)一步考慮成本方案。而CU 和DU 之間的前傳一般為二級前傳，組網(wǎng)方式以環(huán)網(wǎng)為主，使用OTN 后可以實(shí)現(xiàn)波長在光層當(dāng)中穿通中間節(jié)點(diǎn)直達(dá)AAU，滿足低延時(shí)要求。

5G 核心網(wǎng)的用戶面會下沉，與固網(wǎng)的VBNG、VCPE 等分散部署在邊緣DC，通過共同部署以及資源共享來實(shí)現(xiàn)CO 機(jī)房數(shù)量的降低，節(jié)約機(jī)房成本。OTN 集成分組功能可以在L2/L3 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的匯聚和靈活轉(zhuǎn)發(fā)，還可以在L0/L1 實(shí)現(xiàn)大容量低延時(shí)的業(yè)務(wù)傳送，即在分組增強(qiáng)型OTN 設(shè)備的基礎(chǔ)上增強(qiáng)L3 路由轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)切片能力，并簡化OTN 轉(zhuǎn)發(fā)路徑和管理復(fù)雜度。

2.3 SDN+PTN

基于PTN 的5G 網(wǎng)絡(luò)部署方案實(shí)際上是一個(gè)端到端的分層交換網(wǎng)絡(luò)，核心技術(shù)包括IP、MPLS、波分復(fù)用、網(wǎng)絡(luò)切片等，利用IP、MPLS 等技術(shù)來將網(wǎng)絡(luò)分層，即L0～L3，L0 屬于底層的物理層面，基于的核心技術(shù)是波分復(fù)用。L1 這一層面則是鏈路層，核心的技術(shù)手段是網(wǎng)絡(luò)切片，用該技術(shù)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的調(diào)控。而L2/L3 則是PTN 的主要接口，用MPLS-TP+SR 來進(jìn)行組網(wǎng)，而MPLS-TP+SR屬于SDN 的控制對象。并且MPLS-TP+SR 由PTN 技術(shù)中的MPLS-TP 演變而來。這一種5G 部署方案已經(jīng)由華為在2017年進(jìn)行了驗(yàn)證并且證明是可行的。

邊緣計(jì)算（MEC）在5G 網(wǎng)絡(luò)中是一個(gè)重要技術(shù)，目前主要有兩種部署方式，一種是將MEC 集成在基站當(dāng)中，將其作為基站的增強(qiáng)功能。另一種是將MEC 獨(dú)立出來，并將其與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同。這種方案都預(yù)示了MEC 必定會下成到匯聚節(jié)點(diǎn)或者是綜合業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的L3 也會下沉到邊緣。對于一個(gè)省而言，5G 網(wǎng)絡(luò)將面臨各個(gè)匯聚點(diǎn)的挑戰(zhàn)，MPLS協(xié)議下L3 存在一個(gè)典型的擴(kuò)展問題，而解決的技術(shù)手段在于MPLS+SR，其中SR 是源路由的段路由技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)中加入SDN 來進(jìn)行集中管控，一個(gè)核心匯聚層為一個(gè)IGP，每個(gè)接入環(huán)為一個(gè)IGP，端到端部署IGP 秀惡意，而IGP 分點(diǎn)設(shè)置在重要的匯聚點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)，全網(wǎng)用SDN 來實(shí)現(xiàn)協(xié)同。在匯聚層以上使用專線或者是口字型來進(jìn)行組網(wǎng)，減少跳點(diǎn)，利用單口400GE 以上的大容量設(shè)備來滿足5G 的帶寬需求。對于大容量的PTN設(shè)備，在2017年，華為就創(chuàng)新了400GE 的PTN 產(chǎn)品，在匯聚核心層可以用2×400GE 板卡來實(shí)現(xiàn)400GE 和多接入環(huán)匯聚。匯聚層的環(huán)網(wǎng)可以考慮改進(jìn)為口字型上聯(lián)，減少轉(zhuǎn)發(fā)的過程并且利用口字型的帶寬，骨干匯聚和L2/L3 合一，減少網(wǎng)絡(luò)層級，引入網(wǎng)絡(luò)切片來實(shí)現(xiàn)流量切片。SDN 進(jìn)行流量管控和分發(fā)。

實(shí)際不管是SDN+OTN 還是SDN+PTN都是一種光承載智能化云協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。5G 的無線接入網(wǎng)是一個(gè)超密集虛擬化網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)就是將5G 部署在云端。它一般包括兩個(gè)部分一個(gè)是基于云的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，另一個(gè)則是無線端實(shí)現(xiàn)協(xié)同化和智能化。這種網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)就是要構(gòu)建以SDN 為核心的承載網(wǎng)絡(luò)。上文的兩種的建設(shè)方案中SDN+PTN 方案要更為受關(guān)注，而且有成功的案例來證明該方案的可行性。2017年華為使用兩臺PTN990 來打造了100GE 的鏈路，并在鏈路上建立了1Gbit/s 和5Gbit/s 的帶寬分片，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。

3 結(jié)束語

綜上所述，目前5G 傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有多種方案，暫時(shí)沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來定義應(yīng)該采用何種方案，各大運(yùn)營商都在各自的建設(shè)方案上進(jìn)行研究，但業(yè)界普遍比較認(rèn)可SDN+PTN的建設(shè)方案，因?yàn)檫@種方案對于運(yùn)營商而言可以保證成本和性能的平衡，本文著重對這種方案進(jìn)行了討論，希望可以為5G 傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供一些參考意見。