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。

　　技术发展及承载需求

　　5G RAN架构演进

　　5GRAN网络将从4G网络的BBU、RRU两级结构演进到CU、DU和AAU三级结构，如图1所示。原BBU的非实时部分将分割出来定义为CU，负责处理非实时协议和服务；BBU的部分物理层处理功能将与原RRU合并为AAU；BBU的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。

　　图2为CU和DU部署的两种方式：(a)为CU和DU分开部署，相应的承载网也分成三部分：前传、中传和回传。(b)为CU和DU合设的方式，称为gNB，承载网仅包括前传和回传两个部分。

　　承载网需求

　　大带宽无疑是5G承载的第一关键指标，更宽频谱和新空口技术使得5G基站带宽需求大幅提升，预计将达到LTE的10倍以上。以一个典型的5G基站为例，前传带宽为3×25Gbps，中传/回传的初期峰值/均值带宽分别为5Gbps/3Gbps，成熟期为20Gbps/9.6Gbps。

　　低时延是5G承载的第二关键需求，3GPP等相关标准组织关于5G时延的相关技术指标如表1所示。

　　高精度时钟同步需求包括5GTDD基本业务同步需求和协同业务同步需求两部分：（1）5GTDD基本业务同步需求会维持和4GTDD基本业务相同的同步精度，即+/-1.5us；（2）协同业务需要更高的同步精度，5G的空口帧长度1ms比4G空口帧10ms小10倍，从而给同步精度预留的指标也会缩小。

　　灵活组网需求主要源于站间协同、CU/核心网云化部署等业务需求，特别是回传网络必须支持IP转发功能。

　　网络切片需求用于满足5G网络的不同应用场景对网络的差异化要求，例如如时延、峰值速率、QoS等差异化。网络切片功能使得不同业务、不同用户可以拥有自己独立的网络资源和管控能力。

　　面向5G的光传送网承载方案

　　5G业务存在大带宽、低时延的需求，光传送网提供的大带宽、低时延、一跳直达的承载能力，具备天然优势。基于光传送网的5G端到端承载网架构如图3所示。

　　5G前传承载方案

　　5G前传预计将以光纤直连方案为主，波分复用（WDM）承载方案为辅。光纤直连方案实现简单，成本较低，最大的问题就是光纤资源占用很多。因此，只适用于光纤资源丰富的区域，在光纤资源紧张的地区，需要采用WDM承载方案克服光纤资源紧缺的问题。单纤双向（BiDi）技术可以节约50%的光纤资源，预计在5G前传中将得到广泛应用。WDM承载方案分成无源WDM和有源WDM两种。

　　无源WDM方案将彩光模块安装在无线设备上，通过无源的合、分波板卡或设备完成WDM功能，利用一对甚至一根光纤可以提供多个AAU到DU之间的连接。相比光纤直驱方案，无源波分方案的好处是节省了光纤，但局限性包括：波长通道数受限、波长规划复杂、故障定位困难等。目前无源CWDM光模块较成熟，无源DWDM光模块还有待成熟。

　　有源WDM方案在AAU站点和DU机房配置接入型WDM/OTN设备，通过OTN开销实现管理和保护，提供质量保证。相比无源波分方案，有源波分/OTN方案有更加自由的组网方式和管理能力。当前有源WDM/OTN方案成本相对较高，未来可以通过采用非相干超频技术或低成本可插拔光模块来降低成本。为了满足5G前传低成本和低时延的需求，还需要对OTN技术进行简化。

　　5G中传/回传承载方案

　　为了满足中传/回传在灵活组网方面的需求，需要考虑在分组增强型OTN已经支持MPLS-TP技术的基础上，增强对IP路由转发功能的支持。OTN节点之间可以根据业务需求配置ODUk通道，实现一跳直达从而保证5G业务的低时延和大带宽需求。基于OTN的5G中传/回传承载方案可以细分为以下两种组网方式：

　　（1）OTN+IPRAN方案

　　在该方案中，利用增强路由转发功能的OTN设备组建中传网络；在回传部分，则继续延用现有的IPRAN承载架构，如图4所示。为了满足5G承载对大容量和网络切片的承载需求，IPRAN需考虑引入25GE、50GE等高速接口技术，以及FlexE等新型接口技术，提供更好的承载质量保障。

　　（2）端到端OTN方案

　　该方案全程采用增强路由转发功能的OTN设备实现，如图5所示。与OTN+IPRAN方案相比，该方案可以避免OTN与IPRAN的互联互通和跨专业协调的问题，从而更好地发挥OTN强大的组网能力和端到端的维护管理能力。

　　网络切片承载方案

　　从本质上来看，网络切片就是对网络资源的划分。具体到5G网络切片的承载需求，承载网可以提供L1和L2/L3两个层次的网络切片承载方案。

　　L1层网络切片技术基于OTN的ODUflex进行网络资源划分，可以利用不同的ODUflex来承载不同的5G网络切片，并可根据业务流量的变化动态无损调整ODUflex的带宽。L1层切片技术实现较简单，粒度较大。

　　L2/L3层网络切片技术通过MPLS标签或以太网VLAN来划分L2/L3端口带宽资源，即逻辑隔离。采用不同的逻辑通道承载不同的5G网络切片，同时通过QoS控制策略来满足不同网络切片的性能需求。

　　承载网网络切片方案可以结合SDN智能控制技术，实现对网络资源的端到端快速配置和管理，提升业务开通效率和网络维护效率。并可通过开放北向接口，向上层5G网络提供对承载网资源的管控能力。

　　展望

　　OTN将是5G承载的核心技术之一，为了满足5G前传低成本和低时延的需求，需要对OTN技术进行简化，包括减少复用层级、简化开销、使用更大的支路时隙（TS）等。同时，为了满足中传/回传在灵活组网方面的需求，需要考虑在增强OTN分组处理能力的基础上，增强路由转发功能。

　　作者单位：中国电信股份有限公司北京研究院