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基于OTN演進的5G綜合承載解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

摘要:為新一代移動通信標(biāo)準(zhǔn),5G當(dāng)仁不讓成為業(yè)界的熱點。5G網(wǎng)絡(luò)提供eMBB(增強移動寬帶)、uRLLC(超高可靠低時延通信)和mMTC(海量物聯(lián)網(wǎng))三大類業(yè)務(wù),對承載網(wǎng)在帶寬、容量、時延和組網(wǎng)靈活性方面提出了新的需求。目前關(guān)于5G承載的主要解決方案有SPN over OTN、IPRAN over OTN、分組增強OTN。本文重點介紹5G承載網(wǎng)關(guān)鍵需求、5G分組增強OTN承載方案及其關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進展。

  ICCSZ訊 作為新一代移動通信標(biāo)準(zhǔn),5G當(dāng)仁不讓成為業(yè)界的熱點。5G網(wǎng)絡(luò)提供eMBB(增強移動寬帶)、uRLLC(超高可靠低時延通信)和mMTC(海量物聯(lián)網(wǎng))三大類業(yè)務(wù),對承載網(wǎng)在帶寬、容量、時延和組網(wǎng)靈活性方面提出了新的需求。目前關(guān)于5G承載的主要解決方案有SPN over OTN、IPRAN over OTN、分組增強OTN。本文重點介紹5G承載網(wǎng)關(guān)鍵需求、5G分組增強OTN承載方案及其關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進展。

  5G承載網(wǎng)關(guān)鍵需求

  參考3GPP的標(biāo)準(zhǔn)進展,5G RAN的功能被重構(gòu)為CU、DU和AAU三個功能實體,承載網(wǎng)分為前傳(Fronthaul)、中傳(Midhaul)和回傳(Backhaul)三部分;5G對承載網(wǎng)的帶寬、超低時延、時間同步、靈活連接提出了更高的需求。

  超低時延

  5G前傳、中傳網(wǎng)的時延要求非常高,表1是對前傳、中傳、回傳網(wǎng)絡(luò)允許的最大時延值初步評估結(jié)果。

  由于時延的限制,uRLLC業(yè)務(wù)需要CU/MEC下沉組網(wǎng)、CU與DU合設(shè);eMBB業(yè)務(wù)即使采用CU和DU分離的方式,距離也不能太遠(yuǎn)。

  超大帶寬及靈活連接需求

  5G前傳網(wǎng)AAU與DU間典型帶寬(64T/R天線、100MHz頻譜帶寬)是25GE,比4G時代前傳CPRI3~CPRI7帶寬提升數(shù)倍。Sub 6GHz低頻段5G單S111基站均值帶寬3~5GHz,帶寬相比4G 宏站增加10倍以上。5G的大帶寬需求對承載網(wǎng)帶來較大挑戰(zhàn),5G基站的站間協(xié)同、核心網(wǎng)云化部署的負(fù)載均衡和多歸屬備份需求,使得流量更加復(fù)雜和動態(tài),要求承載網(wǎng)具備足夠的帶寬擴展能力,提供靈活的業(yè)務(wù)連接。

  超高精度時間同步

  5G的超短幀、載波聚合和COMP多點協(xié)同技術(shù)引入,要求時間同步精度進一步提升,中國移動的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提案提出要求從4G的±1.5μs提升到±130ns,分配到承載網(wǎng)的時間同步精度要求約±100ns,折算到單個節(jié)點設(shè)備時間同步精度預(yù)計會小于±5ns。

  網(wǎng)絡(luò)切片

  核心網(wǎng)和RAN采用基于SDN/NFV的云化切片架構(gòu),按照應(yīng)用場景進行切片,不同的功能切片對帶寬、時延、網(wǎng)絡(luò)功能和可靠性的要求不同。5G承載網(wǎng)是5G端到端業(yè)務(wù)路徑的一部分,必須滿足eMBB、uRLLC及mMTC多場景需求以及垂直行業(yè)及租賃業(yè)務(wù)的需求,這要求承載網(wǎng)絡(luò)支持5G切片網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)隔離和獨立運維需求,為不同類型的業(yè)務(wù)分配不同類型的承載網(wǎng)切片,每個承載網(wǎng)切片像一個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)一樣。

  基于OTN演進的5G綜合承載解決方案

  OTN技術(shù)結(jié)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、靈活分組轉(zhuǎn)發(fā)軟性管道和強大的組網(wǎng)能力,而且可以提供長距離、大容量傳輸?shù)哪芰?,完善的OAM機制保證了業(yè)務(wù)傳送質(zhì)量并使網(wǎng)絡(luò)便于維護管理。分組增強OTN可以滿足5G承載提出的大帶寬、低時延、高精度時鐘、高可靠等需求,在此基礎(chǔ)上補足中回傳的SR-MPLS靈活路由轉(zhuǎn)發(fā)功能,是實現(xiàn)5G高效承載的性價比俱佳的技術(shù)演進路線。圖1是基于OTN演進的5G綜合承載解決方案示意圖,該解決方案匹配OTN下沉的大趨勢,實現(xiàn)5G 、固定寬帶、云和政企專線等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載。在綜合業(yè)務(wù)接入的匯聚機房,可以集中部署無線集中設(shè)備(DU或者CU+DU),匯聚機房的分組OTN設(shè)備可以將前傳流量匯聚到節(jié)點無線設(shè)備,同時支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功能可以將中傳回傳業(yè)務(wù)上傳到上層承載設(shè)備。對于接入層C-RAN小集中站點,CU&DU上行帶寬的n×10GE,可以采用10G或者25G波長直達(dá)到匯聚機房;對于業(yè)務(wù)稀疏的DRAN站點業(yè)務(wù),接入層采用逐點中繼10G/25G 分組環(huán)形組網(wǎng)。

  關(guān)鍵技術(shù)

  M-OTN技術(shù)

  Mobile-Optimized OTN(M-OTN)是當(dāng)前研究熱點,日前,中國電信及中興通訊共同努力,在ITU-T成功推動M-OTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進程。M-OTN采用單級ODUflex over FlexO映射復(fù)用結(jié)構(gòu),通過簡化TCM等OAM開銷,優(yōu)化FEC算法,采用FlexO-FR/SR幀結(jié)構(gòu),匹配25G、50G、100G低成本的光模塊。中興通訊創(chuàng)造性地提出基于Cell的FlexO解決方案,該方案業(yè)務(wù)映射效率高,省去了時隙顆粒度優(yōu)化以及混合時隙顆粒度帶來的計算復(fù)雜度。

  超高精度時間同步技術(shù)

  5G超高精度時間同步的實現(xiàn)涉及時間源精度提升和OTN設(shè)備傳送方式的提升,目前時間源精度提升路徑為單頻向雙頻演進,進而向共模共視差分演進;OTN設(shè)備傳送方式又從帶內(nèi)、帶外兩個方向提升精度。帶外方式是通過OTN的光監(jiān)控道波長來傳送PTP,特別是單纖雙向方式可以自然消除非對稱性時延差,是個優(yōu)先考慮的方案;為提高對時精度,涉及采用超高精度PHY,需要支持相位檢測和對齊時鐘器件提高打時間戳的精度。

  帶內(nèi)方案涉及FlexO的管理開銷AM中的OSMC字節(jié),需要支持FlexO的成幀器提高打時間戳的精度,并嚴(yán)格控制光模塊因上下電、插拔的延時變化范圍。

  靈活切片技術(shù)

  分組增強OTN網(wǎng)絡(luò)需要支持承載轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面和管理面的切片,轉(zhuǎn)發(fā)面支持基于L0、L1層(λ, ODUk, VC)硬管道進行切片,也需要支持基于L2、L3層(VLAN, LSP, PW, L2/L3 VPN)的軟管道切片,每個切片有自己的獨立邏輯拓?fù)?,不同切片有自己的控制和管理面平面,通過與無線和核心網(wǎng)切片網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同,提供端到端5G的切片解決方案,滿足5G垂直行業(yè)應(yīng)用的多場景、多租戶的應(yīng)用需求。

  基于OTN演進的5G綜合承載標(biāo)準(zhǔn)進展

  基于OTN技術(shù)進行5G承載的研究一直是標(biāo)準(zhǔn)組織中的一個工作熱點。最早在2016年9月的ITU-T SG15 全會上,就有廠商提出在Q11小組內(nèi)啟動使用OTN承載無線信號的研究,號召大家提出提案討論這個話題。在隨后的Q11中間會議,中興通訊等多家國內(nèi)外廠商提出了關(guān)于OTN承載5G信號的需求以及考慮。在接下來的ITU-T SG15全會上,越來越多的廠商參與到5G傳送的研究中,在OTN方向上,多個成員單位提出了啟動一個基于OTN承載5G業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)項目的需求。

  2017年10月的ITU-T SG15 Q11&Q12聯(lián)合會議上,中國電信聯(lián)合中興通訊等成員提出了基于OTN技術(shù)解決5G承載問題的M-OTN技術(shù)。經(jīng)過一段時間的討論,在2018年2月的ITU-T SG15全會上, M-OTN標(biāo)準(zhǔn)取得實質(zhì)進展,實現(xiàn)了兩個M-OTN相關(guān)項目的成功立項:“G.sup.5gotn: Application of OTN to 5G Transport (OTN5G傳送中的應(yīng)用)”和“G.ctn5g: Characteristics of transport networks to support IMT-2020/5G(支持IMT-2020/5G的傳送網(wǎng)特性)”。

  中興通訊憑借對5G通信網(wǎng)絡(luò)的深刻理解和深厚技術(shù)積累,支持5G承載的分組增強OTN產(chǎn)品的研發(fā)已取得了較大進展;在2月中旬中國電信北京研究院組織的5G OTN前傳承載測試中,參測的M721設(shè)備單板支持客戶側(cè)同時接入3或6路25G eCPRI 5G前傳信號和多路CPRI的4G前傳信號或GE、10GE等其他業(yè)務(wù)信號,線路側(cè)支持100Gbps或200Gbps帶寬;設(shè)備內(nèi)部采用最新的M-OTN技術(shù)方案,對業(yè)務(wù)映射結(jié)構(gòu)路徑及FEC進行優(yōu)化;在時延和時延抖動等關(guān)鍵性能指標(biāo)上,M721設(shè)備表現(xiàn)出端到端1μs的傳輸時延以及納秒級的時延抖動的優(yōu)異性能。

  目前中興通訊在全方位推進5G OTN綜合承載解決方案的分組OTN產(chǎn)品的SR-MPLS功能研發(fā)、測試及試點工作。作為5G時代的引領(lǐng)者,中興通訊將持續(xù)在5G承載的技術(shù)、方案和設(shè)備研制上創(chuàng)新,為運營商提供有競爭力的高性價比解決方案。


  作者: 中興通訊 羅來榮


內(nèi)容來自:中興通訊技術(shù)(簡訊)
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關(guān)鍵字: OTN 5G 中興
文章標(biāo)題:基于OTN演進的5G綜合承載解決方案及關(guān)鍵技術(shù)
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