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5G移动业务OTN承载解决方案
作者：孙志勇
来源：《中兴通讯技术》2024年第01期
摘要：针对5G 移动业务，光传送网（OTN）可以实现承载移动前传、中传和回传业务。认为作为基础的承载技术，OTN可以提供大带宽、低时延、灵活分片、高可靠性、开放协同的能力，适合在5G时代新网络架构下的前传和回传组网，并能同时支撑运营商固网等其他业务的发展，满足未来网络持续演进的需求。 关键词： 5G;OTN;前传;中传;回传
Abstract： For 5G mobile services， the fronthaul， midhaul and backhaul services can be achieved by optical transport network （OTN）. As the foundation of the bearing technology， OTN can provide large bandwidth， low latency， flexible fragment， high reliability， and open collaboration capabilities， and is suitable for the fronthaul and backhaul networking in 5G era. OTN can also support the development of other services， such as fixed network， so as to meet the needs of the continuous evolution of future networks.
Key words： 5G; OTN; fronthaul; midhaul; backhaul 1 5G对承载网带来的挑战
5G移动新业务对承载网带来了新的要求和挑战[1-2]：
增强型移动宽带（eMBB）高带宽业务，对承载网提出了10倍以上的带宽需求; 超可靠低时延通信（uRLLC）业务要求承载网络支持极低的时延和极高的可靠性; 5G承载网络需要支持高精度的时钟和时间同步;
eMBB、uRLLC和大规模机器类通信（mMTC）等不同的业务对带宽、时延、服务质量等不同的要求，并要求分配不同的网络资源，这就要求承载网提供网络切片能力。 5G网络架构相对于3G、4G发生了如下变化，具体如图1所示：
5G核心网云化和虚拟化部署。5G核心网引入了网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN），不再沿袭传统的“烟囱”架构;而是采用统一的物理基础设施，在云数据中心间实现池化、虚拟化、容器化的资源共享。5G核心网将实现管理控制层和业务层进行了分离。
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5G基站密度大幅度增加。为降低网络综合建设成本，无线接入网更多地采用集中式无线接入网络（C-RAN）架构，更便于实现灵活的无线资源管理。
5G网络架构的这些变化给承载网带来了影响：核心网业务锚点下移，回传网更加扁平化;C-RAN架构带来更多的前传网络，前传网要满足低成本、灵活组网的需求;光纤进一步下移，需要部署更多的承载节点[3]。 2 C-RAN下的5G移动 前传网技术方案
5G 承载网通常分为前传、中传和回传3部分。其中C-RAN架构下4G前传网有常见如下3种传输技术选择（如图2所示）：
（1）裸光纤直驱。该方式在基带处理单元（BBU）和射频拉远单元（RRU）间无需传输设备，时延最低，部署最简单;但耗费光纤资源。
（2）无源波分复用（WDM）。该方式采用无源合分波器将多路波长复用到一根（或一对）光纤传输，可节省光纤资源，光器件引入的时延很小，无源设备不需加电，维护比较简单，综合成本较低;但RRU和BBU需要采用彩光接口，增加无线设备的成本，并且要求无线设备支持彩光功能，无线设备管理复杂化，增加成本。业务无保护，可靠性差。
（3）光传送网（OTN）承载。该方式采用OTN设备实现多个站点多路前传信号的复用和透明传输，可大幅度节省光纤资源，支持光层和电层的性能和故障检测等管理维护（OAM）功能，并能提供业务保护，保障业务的高可靠。OTN采用L0/L1的传输，具有大带宽、低时延的特性，可实现低延时传输。该方案减少了无线设备部署的复杂度，支持从非C-RAN架构向C-RAN架构迁移时，不需要替换无线设备的光接口。缺点是设备成本相对较高，需开发低成本方案。
5G的无线接入网（RAN）功能将被重新划分，原来的BBU和RRU被重构为集中单元（CU）、分布单元（DU）、RRU/有源天线单元（AAU）3个功能实体。根据CU、DU、RRU/AAU的放置位置不同，可以有不同的中传组网模式： DU和RRU/AAU同站部署，它们之间通常以裸纤直连为主。
如DU按一定规模集中部署，DU和RRU/AAU之间对应前传，由于DU实时性处理对时延的要求，前传距离应小于10 km。这种情况下，可以采用裸纤直连，也可以采用WDM/OTN节省光纤，提供保护。
OTN承载5G前传。OTN的Muxponder将多个RRU/AAU的10 G或25 G的通用公共无线电接口（CPRI）或标准CPRI（eCPRI）信号复用到100 G/200 G高速信号后传送到DU，满足
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了大带宽的传输需求。按照光纤路由可灵活组建点到点、链型、环形网络（如图3所示），在点到点组网的情况下还可采用单纤双向技术进一步减少光纤使用。DU集中池化节省无线设备投资，同时提供最佳的协同增益。前传采用OTN设备成本还比较高，目前在进行成本优化。 3 5G移动中传WDM/OTN 承载方案
CU和DU之间中传一般以环网为主。如图4所示，5G移动中传业务承载，可采用WDM/OTN技术实现波长在光层穿通中间站点一跳直达，满足大带宽低时延要求，可配置光通道保护满足高可靠业务要求。由于不同传输站点的DU容量可能不同，各传输站点的波长可配置不同的速率，以满足不同的DU容量需求，并且各接入站点可单独扩容和升级，不影响其他站点。如果OTN集成分组增强功能（E-OTN），在CU站点可实现业务汇聚和灵活转发，在DU站点可对多个DU的业务进行汇聚收敛。
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