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OTN在5G承载网络中面临的机遇和挑战

作者:乔北时间:2017-06-16来源:韦德娱乐官网

  在2017第十七届中国光网络研讨会暨中国FTTH论坛(OptiNet 2017)上,美高森美()召开了以“无线云网络(C-RAN)中的作用:挑战、要求以及解决方案” 为主题的研讨会,分享了产业在无线云网络方面的最新进展,以及在其中的作用,来自中国移动、中国电信、华为、中兴、烽火的专家也在无线云网络方面发表了独到见解。

本文引用地址:/article/201706/360642.htm

无线接入网(RAN)和移动承载

  大会开始前,资深产品经理郎涛先生就无线接入网及移动承载网络相关概念作了简要介绍。

  无线接入网(RAN)是介于移动终端设备和核心网之间的环节(包括基站的射频接收部分(RRH)、基站处理(BBU)和2G/3G网络中的基站集成器)。分布式接入网的基站处理是分布到每一个基站上的,因而属于分布式架构,分布式架构中的终端设备和核心网之间需要承载网的支持,因而引入承载网的概念,即为了保证无线设备与核心网之间有完整的链接,需要引入承载网来支持其连接。2G/3G时代,RRH和BBU是合在一起的,因此,在RRH和BBU之间不需要承载网络,而从BBU到核心网之间需要承载网络,这里的承载网络即为回传网络。

  到4G/5G之后,出现集中式无线接入网(CRAN),其中,BBU被集中到一个机房中(BBU池),这时需要承载网络将无线射频与BBU池连接起来,即为前传网络。从BBU池到核心网之间为回传网络。

  前传网络+回传网络=承载网络。具体见图1。

图1 无线接入网的概念及组成

可以满足5G承载需求

  5G作为未来网络发展的新进程,其对承载网有高带宽、高性能、低延时和低成本的要求,而OTN(光传送网络)作为未来5G的承载网络有着诸多优势。例如,在大带宽方面,OTN的带宽很大,完全可以满足5G的需求;可扩展性也很好,即使未来有新的需求,OTN整个网络架构也是很稳定的,可以很好地适用;在延时方面,OTN本身时延很低,而且可以在光层实现一跳直达,从而进一步降低时延;另外,在高可靠性、网络切片、QOS保证方面,OTN的物理隔离及完善的OAM可以很好的匹配;在时钟同步方面,OTN对时钟透传,高精度时间传达等(见图2)。

图2 OTN作为5G承载网络的诸多优势

OTN面临的挑战

  OTN虽然作为5G的承载网络有诸多天然优势,但是也面临着一些挑战,其中,如何简化OTN是当下面临的主要挑战之一。

  中国移动通信有限公司研究院李允博先生就OTN的简化方面提出了几点想法,包括:

  1)开销的缩减、TCM的功能,干线层面需要OTN网络做透传,前传不存在这样的情况,因而可以通过简化此功能简化芯片及架构;

  2)延时方面,从FPC应用上考虑,FPC的编码需要有自己的处理时间,简化编码也可以降低时延;

  3)高精度的时间同步,在前传方面,采用单纤双向的传输方式可以避免光纤传输不对称造成的时延缺陷。

  中国电信北京研究院光通信研究中心主任李俊杰表示,在城域网方面,5G只是重要业务之一,由于相关设备的数量庞大且工作环境恶略,不易维护,因而需要简化设备是很重要的。另外,OTN的产业链很小,而以太网业务很大,25G以太网是一个方向,因而相关规范都在向其靠拢,以太网的一些业务分到5G上是未来比较好的应用方案。总之,OTN用于5G承载是很可能的,但是时延、低功耗等方面还需要进一步提高。

  华为首席专家闫志勇表示,在新的应用没有爆发的之前,成本仍然是接入层的前传以及5G大带宽的回传需要考虑的一个重要因素。其中,在前传网络中,传输距离已经基本固定,只有几十公里,可以把很多干线冗余技术进行大幅度简化,这是产业需要重点考虑的;在汇聚层上,简单就好,OTN可以实现一跳直达,在时延和运维上都会是很好的选择;在骨干层方面,未来更多引用光层,可以运用光交叉外加集群来解决大带宽下的低功耗的承载。

  另外,低时延后续还是需要做一些相应的优化,提升内部处理时钟频率、根据统计信息自动调整缓存深度、帧结构的优化,FEC这一块,根据传输距离不是很长的特点进行算法优化

两种前传方案

  对于5G整体前传方式,闫志勇先生提出两种解决方案:首先是点到点单纤组网方案,该方案主干虽然采用环形拓扑,但是每个站点仍然采用点到点的组网,不考虑光层环网的方案,因而可以将成本做的更低,一个站拉一根光纤,一根光纤有十几芯,然后再做简单的合波,从而将成本降低;另外,在相对光纤比较稀缺的国家和地区(主要针对海外一些国家),也可以采用比较简单的单纤环网方案,该方案主要实现的是共用各个站在一根光纤上实现共用的场景(见图3)。

图3 两种前传方案

回传方案的应用

  综合业务承载需要能够提供分片网络,OTN技术本身天然支持分片,以太网一直以来都是在用各种技术改进来模仿OTN的优势。首先,光层是最低时延的,针对cloud间大带宽、低时延连接,cloud BB间大带宽连接通道,以及车联网类需要超低时延,可保证固定时延业务,可以通过光层实现一跳直达的分片;金融、政企专线或是有信令类高可靠性隔离业务的可以提供OTN安全隔离的一层管道分片;有低成本诉求的普通企业或是针对MBB类业务物联网小带宽、突发流量大业务的企业,可以采用OTN的二层分片,共用一些管道(见图4)。

图4 回传方案应用

前传方案选择和OTN的成绩单

  烽火通信技术经理郭志霞谈到,OTN作为前传设备的选择能够提供灵活的电层汇聚,而当下的迫切任务是评估OTN应用于前传网络的可能性,以及与其他技术的对比,会上给出了一张关于OTN应用于前传网络的表现,具体见表1。.

表1 OTN应用于前传网络的成绩单

关于OTN应用于5G承载中延时问题的研究

  由表1可知,OTN用于前传网络的延时问题仍待确定。而Microsemi资深经理郎涛在研讨会上重点分享了Microsemi关于OTN应用于5G前传网络延时问题的最新研究成果。包括当前的OTN的时延水平,理论上最小的时延是多少,找到实现最小时延的创新方法,即解决关于OTN时延是否可以满足5G前传的要求以及需要做的工作等问题。

  据郎涛经理透露,一个OTN设备承载25G网络实现复用及解复用,端到端的延时为4.9us,即单跳为2.45us,而解CPRI7则可达到6.6us,单跳为3.3us,而据中国移动研究院网络所副所长李晗介绍,5G单跳要求为小于5us,即现有的技术已经基本可以满足5G的要求(见图5)。

图5 OTN作为承载网络的当先能达到的时延

  另外,关于OTN理论最小时延,据Microsemi研究结果显示,一个25G网络复用到100G或超100G的链路上时,理论上可以做到300ns,而在解复用时则可以做到400ns,即理论上OTN可以做到0.35us的绝对最小时延

  Microsemi研究结果显示,OTN的最小时延是完全可以实现的,现在主要要从以下三个方面做努力和突破进行标准的角度来说要针对时延做简化和优化,降低NGFI和eCPRId 频率指标,摒弃CPRI中2ppb的要求,尽量向以太网看齐;实现角度,在前传相关的数据通道上,去除所有不必要的缓存;实现角度来讲,要设定G.709参数时,遵循一个低时延特性的配置组合。

  会议结束后,Microsemi的工程师做了OTN实现4G,5G共站址的前传网络演示(见图6)。郎涛先生自信称,这是业界第一次公开演示小于5us的端到端时延了。

图6 Microsemi的OTN实现4G,5G共站址的前传网络演示



关键词: Microsemi 5G OTN

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