1、 5G 时代光传送网技术白皮书 1 目 录 1 引言引言 . 3 2 5G 技术发展及承载需求技术发展及承载需求 . 4 2.1 5G 新业务的关键性能需求 . 4 2.2 5G RAN 架构的演进趋势 . 5 2.3 5G 核心网架构的演进趋势 . 6 2.3.1 核心网架构的云化和下移 . 6 2.3.2 核心网云化数据中心的互联 . 8 2.4 5G 承载网需求分析 . 9 2.4.1 大带宽需求 . 9 2.4.2 低时延需求 . 10 2.4.3 高精度时间同步需求 . 11 2.4.4 灵活组网的需求 . 11 2.4.5 网络切片需求 . 12 3 面向面向 5G 的光传送网承载

2、方案的光传送网承载方案 . 14 3.1 5G 前传承载方案 . 14 3.1.1 5G 前传典型组网场景 . 14 3.1.2 光纤直连方案 . 15 3.1.3 无源 WDM 方案 . 16 3.1.4 有源 WDM/OTN 方案 . 18 3.1.5 5G 前传承载方案小结 . 19 3.2 5G 中传/回传承载方案 . 19 3.2.1 中传/回传承载网络架构 . 19 5G 时代光传送网技术白皮书 2 3.2.2 网络切片承载方案 . 21 3.3 5G 云化数据中心互联方案 . 23 3.3.1 大型数据中心互联方案 . 23 3.3.2 中小型数据中心互联方案 . 23 3.4

3、5G 光传送网承载方案小结 . 24 4 5G 时代的光传送网关键技术演进时代的光传送网关键技术演进 . 27 4.1 低成本大带宽传输技术 . 27 4.1.1 短距非相干技术 . 27 4.1.2 中长距低成本相干技术 . 27 4.2 低时延传输与交换技术 . 28 4.2.1 ROADM 全光组网调度技术 . 29 4.2.2 超低时延 OTN 传送技术 . 30 4.3 高智能的端到端灵活调度技术 . 31 4.3.1 ODUflex 灵活带宽调整技术 . 31 4.3.2 FlexO 灵活互联接口技术 . 32 4.3.3 传送 SDN 快速业务随选发放技术 . 34 5 总结与展

4、望总结与展望. 35 6 缩略语缩略语 . 36 5G 时代光传送网技术白皮书 3 1 引言 第五代通信技术（5G）致力于构建信息与通信技术的生态系统，是目前业界最热的课题之一。不同于以前的 2G、3G 和 4G，5G 不仅仅是移动通信技术的升级换代， 更是未来数字世界的驱动平台和物联网发展的基础设施，将真正创建一个全联接的新世界。 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、时延和组网灵活性方面提出了新的需求。如何利用一张统一的承载网来满足 5G 不同业务的承载需求是 5G 承载网面临的巨大挑战。 光传送网（Optical Transport Net

5、work，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连接和强大的组网能力，而且可以提供长距离、大容量传输能力。OTN 刚性管道保证了不同业务的严格隔离和业务带宽的保障， 其完备的 OAM 机制保证了业务传送质量并使网络便于维护管理。ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplex，可重构光分插复用器)和 WDM(Wave-division Multiplexing， 波分复用)光层技术提升光纤传输容量至 Tbps 级别，并大幅降低网络时延。 光传送网技术如何在 5G 这场划时代的技术演进潮流中不断自我创新， 保持

6、竞争力和应用优势，实现 5G 网络的高效承载，已经成为整个光通信行业关注的重心和研究热点。本白皮书旨在分析 5G 对承载网的需求，提出基于光传送网的承载方案，并对 5G 时代光传送网的技术演进趋势进行阐述。 5G 时代光传送网技术白皮书 4 2 5G 技术发展及承载需求 5G 承载需求取决于 5G 业务及 5G 网络架构的变化。其中，5G 业务需求直接影响承载网的技术指标，如带宽、时延和时钟精度等；而 5G 无线网和核心网的架构变化则引发了相应的承载网架构变化，并对网络功能提出新要求，包括网络切片、增强路由转发功能等。 2.1 5G 新业务的关键性能需求 5G 定义了以下三类典型业务场景，如图

7、 1 所示： 图 1 5G 典型业务场景性能需求示意图 1) eMBB(Enhanced Mobile Broadband，增强型移动宽带)：主要场景包括随时随地的 3D/超高清视频直播和分享、虚拟现实、随时随地云存取、高速移动上网等大流量移动宽带业务，带宽体验从现有的 10Mbps 量级提升到1Gbps 量级，要求承载网络提供超大带宽。 2) uRLLC (Ultra Reliable & Low Latency Communication，高可靠低时延通信)：主要场景包括无人驾驶汽车、工业互联及自动化等，要求极低时延和高可靠性，需要对现有网络的业务处理方式进行改进，使得高可靠性业务的带宽、

8、时延是可预期、可保证的，不会受到其它业务的冲击。 3) mMTC (Massive Machine Type Communication，大规模机器通信） ：主要场景包括车联网、智能物流、智能资产管理等，要求提供多连接的承载通道，实现万物互联,为减少网络阻塞瓶颈，基站以及基站间的协作需要更高的时钟同步精度。 5G 时代光传送网技术白皮书 5 2.2 5G RAN 架构的演进趋势 5G 网络由于引入了大带宽和低时延的应用，需要对 RAN（Radio Access Network，无线接入网）体系架构进行改进。 图 2 5G RAN 功能模块重构示意图 5G 的 RAN 网络将从 4G/LTE 网

9、络的 BBU（Baseband Unit，基带单元） 、RRU 两级结构将演进到 CU、DU 和 AAU 三级结构，如图 2 所示。原 BBU 的非实时部分将分割出来，重新定义为 CU（Centralized Unit，集中单元） ，负责处理非实时协议和服务 ； BBU的部分物理层处理功能将于原 RRU合并为AAU (Active Antenna Unit，有源天线处理单元)；BBU 的剩余功能重新定义为 DU（Distribute Unit，分布单元） ，负责处理物理层协议和实时服务。 (a) CU/DU 分离架构 (b) CU/DU 合设架构 图 3 5G RAN 组网架构示意图 图 3

10、为 CU 和 DU 部署的两种不同方式。图 3(a)为 CU 和 DU 分开部署的方式，相应的承载网也分成三部分，AAU 和 DU 之间是前传（Fronthaul） ，DU5G 时代光传送网技术白皮书 6 和 CU 之间是中传（Middlehaul） ，CU 以上是回传（Backhaul） 。图 3(b)所示为 CU 和 DU 合设的方式，称为 gNB，其承载网的结构和与 4G 类似，仅包括前传和回传两个部分。 由于 5G 时代将引入大量传感器、可穿戴设备等新型接入终端，种类丰富，数量庞大，因此单位面积接入数和流量密度都将爆炸式增长。同时，受限于无线频谱特性，5G 覆盖半径较 4G LTE 略

11、低，因此基站覆盖密度将有一定幅度的增加。 显然，4G 时代就逐渐凸显的单个基站带宽大幅增加、基站部署密度加大所引起的譬如基站选址困难、机房成本高、基站资源利用率低、维护工作量大等问题在 5G 时代将会愈演愈烈。因此，5G RAN 网络发展势必将延续 4G BBU 集中的策略，将 DU 集中作为一种主流的组网架构。 2.3 5G 核心网架构的演进趋势 5G 时代，核心网必须满足 5G 低时延业务处理的时效性需求。4G 时代，核心网部署位置较高，一般在网络骨干核心层。如果 5G 核心网的位置依旧和 4G相同，UE（User Equipment，用户设备）到核心网的时延将难以满足要求。因此，核心网下

12、移以及云化成为 5G 发展的趋势，3GPP 已经将核心网下移纳入讨论范围，并推动 MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算）的标准化。 2.3.1 核心网架构的云化和下移 如图 4 所示，首先核心网从省网下沉到城域网，原先的 EPC（Evolved Packet Core，演进型分组核心网）拆分成 New Core 和 MEC 两部分。其中New Core 将云化部署在城域核心的大型数据中心，MEC 将部署在城域汇聚或更低的位置中小型数据中心。由此，New Core 和 MEC 之间的云化互联，需要承载网提供灵活的 Mesh 化 DCI (Data Center Int

13、erconnect，数据中心互联)网络进行适配。 5G 时代光传送网技术白皮书 7 图 4 5G 核心网架构演进对承载网架构影响示意图 通过 EPC 拆分，可以将 MEC 部署在更靠近用户的边缘数据中心，同时核心DC 所承担的部分计算、内容存储功能也相应地下沉到网络边缘，由边缘 DC 承担，并带来以下几点好处： 1) MEC分布部署有利于内容下移，将CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）部署在MEC位置，提升UE访问内容的效率和体验，并减少上层网络的流量压力。 2) MEC间可以就近进行资源获取、 业务处理的协同交互以及容灾备份， 时延低，带宽更容易获取，比传

14、统通过上层核心网DC流量迂回更加高效便捷。 3) MEC和New Core间的云化连接将实现资源池化，有利于资源负载均衡、灵活扩容。同时，云化后计算资源集中，节约大量接入设备单独运算所消耗的能耗，降低成本。 4) MEC之间、 MEC和New Core之间的全云化连接，有利于增强部署的灵活性，可以有效应对未来对时延和带宽要求的不确定性，如突发流量造成的网络堵塞等，同时可实现多种接入方式和不同制式的互通，减少传统方式下各种业务和接入方式的协同复杂度。 未来随着核心网下移和云，MEC 将分担更多的核心网流量和运算能力，其数量会增加； 而不同业务可能回传归属到不同的云，因此需要承载网提供不同业务通过

15、 CU 归属到不同 MEC 的路由转发能力。而原来基站与每个 EPC 建立的连接也演进为 CU 到云（MEC）以及云到云（MEC 到 New Core）的连接关系。 5G 时代光传送网技术白皮书 8 图 5 5G 核心网三种云互联示意图 图 5所示为5G核心网云互联的三种类别，包括： （1）MEC间互联：包括终端移动性所引起的MEC交互流量、UE所属MEC发生变化但V2X等应用保持不切换而产生的与原MEC交互的流量、用户到用户的MEC直通流量，等。 （2） MEC与New Core的互联： 包括MEC未匹配业务与New Core的交互流量、New Core和MEC控制面交互的流量、MEC的边缘

16、CDN回源流量，等。 （3）New Core间的互联：体现为核心云DC之间的互联流量的一部分。 2.3.2 核心网云化数据中心的互联 基于上述 MEC、 NewCore 间的网络互联需求， 核心网下移将形成两层云互联网络，包括：New Core 间及 New Core 与 MEC 间形成的核心云互联网，以及 MEC 间形成的边缘云互联网。 其中边缘的中小型数据中心将承担边缘云计算、CDN 等功能，如图 6所示。 图 6 5G 时代下的云数据中心网络架构图 作为New Core核心云网络的载体，大型数据中心需满足海量数据的存储、交换和计算的需求，构成数据中心网络的骨干核心。承载网需要提供超大的带

17、宽（出口带宽几百G到T级别） 、极低的时延以及完善的保护恢复能力。 5G 时代光传送网技术白皮书 9 作为MEC边缘云网络的载体， 中小型数据中心将承接大量本地化业务计算需求，接入类型多样化，并具备针对不同颗粒灵活调配的功能。中小型数据中心围绕大型数据中心周围，作为CDN站点贴近用户降低时延、提高用户体验。这样的结构大幅缩短了传输路径，对于视频服务、工业自动化、车联网等实时性要求极高的应用尤其重要。 2.4 5G 承载网需求分析 2.4.1 大带宽需求 带宽无疑是 5G 承载的第一关键指标， 5G 频谱将新增 Sub6G 及超高频两个频段。 Sub6G 频段即 3.4GHz3.6GHz， 可提

18、供 100200 MHz 连续频谱； 6GHz以上超高频段的频谱资源更加丰富，可用资源一般可达连续 800Mhz。因此，更高频段、 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。表 1 为典型的 5G 单个 S111 基站的带宽需求估算： 表 1 5G 基站带宽需求估算 关键指标 前传 中传&回传(峰值/均值) 5G 早期站型：Sub6G/100MHz 3*25Gbps 5Gbps/3Gbps 5G 成熟期站型：超高频/800MHz 3*25Gbps 20Gbps/9.6Gbps 以一个大型城域网为例，5G 基站数量 12000 个，带宽收敛比取

19、6:1。核心层的带宽需求在初期就将超过 6T，成熟期将超过 17T。因此，在 5G 传送承载网的接入、汇聚层需要引入 25G /50G 速率接口，而核心层则需要引入 100G 及以上速率的接口。 5G 时代光传送网技术白皮书 10 图 7 5G 网络带宽增长趋势图 2.4.2 低时延需求 5G 承载的第二关键需求是提供稳定可保证的低时延，3GPP 等相关标准组织关于 5G 时延的相关技术指标如表 2 所示。 表 2 5G 关键时延指标 指标类型 时延指标 来源 移动终端-CU（eMBB） 4ms 3GPP TR38.913 移动终端-CU（uRLLC） 0.5ms 3GPP TR38.913

20、eV2X（enhanced Vehicle to Everything） 310ms 3GPP TR38.913 前传时延（AAU-DU） 100us eCPRI 不同的时延指标要求，将导致 5G RAN 组网架构的不同，从而对承载网的架构产生影响。如为了满足 uRLLC 应用场景对超低时延的需求，倾向于采用CU/DU 合设的组网架构， 则承载网只有前传和回传两部分， 省去中传部分时延。 同时，为了满足 5G 低时延的需求，光传送网需要对设备时延和组网架构进行进一步的优化。 1) 在设备时延方面： 可以考虑采用更大的时隙 （如从 5Gbps 增加到 25Gbps） 、减少复用层级、减小或取消缓

21、存等措施来降低设备时延，达到 1us 量级甚至更低。 2) 在组网架构方面：可以考虑树形组网取代环形组网，降低时延。图 7 所示为一个典型的 8 点环。显然，环形组网由于输出节点逐一累积传输时延，因而5G 时代光传送网技术白皮书 11 要求设备单节点处理时延必须大幅降低，且要保证不出现拥塞。而树形组网只要考虑源宿节点间的时延累积，可大力提升网络对苛刻时延的耐受性。 图 8 承载网从环形向树形组网演进示意图 2.4.3 高精度时间同步需求 5G承载的第三关键需求是高精度时钟，根据不同业务类别，提供不同的时钟精度。5G同步需求包括5G TDD（Time Division Duplex，时分双工）基

22、本业务同步需求和协同业务同步需求两部分。 1) 从当前3GPP讨论来看，5G TDD基本业务同步需求估计会维持和4G TDD基本业务相同的同步精度+/-1.5us。 2) 高精度的时钟同步有利于协同业务的增益，但是同步精度受限于无线空口帧长度，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，具体指标尚待确定。 因此，5G承载需要更高精度的同步：5G承载网架构须支持时钟随业务一跳直达，减少中间节点时钟处理；单节点时钟精度也要满足ns精度要求；单纤双向传输技术有利于简化时钟部署，减少接收和发送方向不对称时钟补偿，是一种值得推广的时钟传输技术。 2.4.4 灵活

23、组网的需求 目前 4G 网络的三层设备一般设置在城域回传网络的核心层， 以成对的方式进行二层或三层桥接设置。 对站间 X2 流量， 其路径为接入-汇聚-核心桥接-汇聚-接入，X2 业务所经过的跳数多、距离远，时延往往较大。在对时延不敏感且流量占比不到 5%的 4G 时代这种方式较为合理， 对维护的要求也相对简单。 但 5G时代的一些应用对时延较为敏感，站间流量所占比例越来越高。同时由于 5G 阶段将采用超密集组网，站间协同比 4G 更为密切，站间流量比重也将超过 4G 时代的 X2 流量。下面对回传和中传网络的灵活组网需求分别进行分析。 (一) 回传网络 5G 时代光传送网技术白皮书 12 5

24、G 网络的 CU 与核心网之间（S1 接口）以及相邻 CU 之间（eX2 接口）都有连接需求，其中 CU 之间的 eX2 接口流量主要包括站间 CA（Carrier Aggregation ， 载 波 聚 合 ） 和CoMP （ Coordinated Multipoint Transmission/Reception，协作多点发送/接收）流量，一般认为是 S1 流量的1020%。如果采用人工配置静态连接的方式，配置工作量会非常繁重，且灵活性差，因此回传网络需要支持 IP 寻址和转发功能。 另外，为了满足 uRLLC 应用场景对超低时延的需求，需要采用 CU/DU 合设的方式，这样承载网就只有

25、前传和回传两部分了。此时 DU/CU 合设位置的承载网同样需要支持 IP 寻址和转发能力。 (二) 中传网络 在 5G 网络部署初期，DU 与 CU 归属关系相对固定，一般是一个 DU 固定归属到一个 CU，因此中传网络可以不需要 IP 寻址和转发功能。但是未来考虑CU 云化部署后，需要提供冗余保护、动态扩容和负载分担的能力，从而使得DU 与 CU 之间的归属关系发生变化，DU 需要灵活连接到两个或多个 CU 池。这样 DU 与 CU 之间的中传网络就需要支持 IP 寻址和转发功能。 如前所述， 在 5G 中传和回传承载网络中， 网络流量仍然以南北向流量为主，东西向流量为辅。并且不存在一个 D

26、U/CU 会与其它所有 DU/CU 有东西向流量的应用场景，一个 DU/CU 只会与周边相邻小区的 DU/CU 有东西向流量，因此业务流向相对简单和稳定，承载网只需要提供简化的 IP 寻址和转发功能即可。 2.4.5 网络切片需求 5G 网络有 3 大类业务：eMBB、uRLLC 和 mMTC。不同应用场景对网络要求差异明显，如时延、峰值速率、QoS(Quality of Service，服务质量)等要求都不一样。为了更好地支持不同的应用，5G 将支持网络切片能力，每个网络切片将拥有自己独立的网络资源和管控能力，如图 9所示。另一方面，可以将物理网络按不同租户（如虚拟运营商）需求进行切片，形成

27、多个并行的虚拟网络。 5G 无线网络需要核心网到 UE 的端到端网络切片，减少业务（切片）间相互影响。因此 5G 承载网络也需要有相应的技术方案，满足不同 5G 网络切片的差异化承载需求。 5G 时代光传送网技术白皮书 13 图 9 5G 网络切片示意图 前传网络对于 5G 采用的 eCPRI 信号一般采用透明传送的处理方式， 不需感知传送的具体内容，因此对不同的 5G 网络切片不需要进行特殊处理。中传/回传承载网则需要考虑如何满足不同 5G 网络切片在带宽、 时延和组网灵活性方面的不同需求，提供面向 5G 网络切片的承载方案。 5G 时代光传送网技术白皮书 14 3 面向 5G 的光传送网承

28、载方案 5G 承载网络由前传、中传、回传三部分组成。5G 承载网的不同部分，均以南北向流量为主， 东西向流量占比较少。 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。 图 10 基于光传送网的 5G 端到端承载网示意图 在综合业务接入点 CO（Central Office，中心局）可以部署无线集中式设备 （DU或CU+DU） 。 CO节点承载设备可以将前传流量汇聚到此节点无线设备，也可以将中传/回传业务上传到上层承载设备。CO 节点作为综合接入节点，要求支持丰富的接入业务类型，同时对带宽和时延有很高要求。分组增强型 OTN设备可以很好的兼

29、顾上述需求。 下面分别介绍基于光传送网的 5G 前传、中传、回传承载方案。 3.1 5G 前传承载方案 5G 初期主要是 eMBB 业务的应用， 基本延用 4G 时代一个站点带 3 个 AAU的方式。5G 成熟期将根据实际业务流量的需求，既有低频站点基础上增加高频AAU 的方案、也有扩展低频 AAU、新建高频基站等方案，扩展网络容量。 3.1.1 5G 前传典型组网场景 根据DU部署位置，5G前传有大集中和小集中两种典型场景： （1）小集中：DU部署位置较低，与4G宏站BBU部署位置基本一致，此时与DU相连的5G AAU数量一般小于30个（10个宏站） 。进一步依据光纤的资源及拓扑分布以及网络

30、需求（保护、管理）等，又可以将大集中的场景再细分为P2P大集中和环网大集中，如图15所示。 图 11 5G 前传的 3 种不同场景：(a)小集中(b)P2P 大集中(c)环网大集中 图15(a)所示为小集中的场景，其特点是导入端可用光纤数目不少于AAU的数目，DU放置在某个站点机房内，和该站点机房附近的AAU通过导入光纤实现连接。 图15(b)所示为P2P（Point to Point，P2P）大集中的场景，其特点是接入骨干层的光纤拓扑为树型结构，适合采用点到点WDM组网。DU池放置在综合接入机房，便于对DU池进行集中维护。 图15(c)所示为环网大集中的场景，其特点是接入骨干层的光纤拓扑为环

31、形结构，适合采用WDM环形组网，从而进一步节省光纤资源。 3.1.2 光纤直连方案 图 12示出的是光纤直连的方案， 即BBU与每个AAU的端口全部采用光纤点到点直连组网。 图 12 光纤直连方案架构图 光纤直连方案实现简单，但最大的问题就是光纤资源占用很多。5G时代，随着前传带宽和基站数量、载频数量的急剧增加，光纤直驱方案对光纤的占用量5G 时代光传送网技术白皮书 16 不容忽视。因此，光直驱方案适用于光纤资源非常丰富的区域，在光纤资源紧张的地区，可以采用设备承载方案克服光纤资源紧缺的问题。 3.1.3 无源 WDM 方案 无源波分方案采用波分复用（WDM）技术，将彩光模块安装在无线设备（A

32、AU 和DU）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，如图 13所示。 根据采用的波长属性， 无源波分方案可以进一步区分为无源粗波分 （CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing） 方案和无源密集波分 （DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）方案。 图 13 无源 WDM 方案架构图 相比光纤直驱方案， 无源波分方案显而易见的好处是节省了光纤，但是也存在一定的局限性，包括： （1）波长通道数受限 虽然粗波分复用（CWDM）技术标准定义了

33、16个通道，但考虑到色散问题， 用 于 5G 前 传 的 无 源 CWDM 方 案 只 能 利 用 了 前 几 个 通 道 （ 通 常 为1271nm1371nm）,波长数量有限，可扩展性较差。 （2）波长规划复杂 WDM 方案需要每个 AAU 使用不同波长，因此前期需要做好波长规划和管理。可调谐彩光光模块成本较高，但若采用固定波长的彩光光模块，则对波长规划、光模块的管理、备品备件的等等带来一系列工作量。 （3）运维困难，不易管理 彩光光模块的使用可能导致安装和维护界面不够清晰，缺少 OAM（Operation, Administration, and Maintenance，运行管理和维护）

34、机制和保护机制。由于无法监测误码，无法在线路性能劣化时执行倒换。 （4）故障定位困难 5G 时代光传送网技术白皮书 17 无源 WDM 方案出了故障后，难以具体定界出问题的责任方。图 14所示为无源波分方案的故障定位示意图，可见其故障定位的复杂度。 图 14 无源 WDM 方案故障定位示意图 相比无源 CWDM 方案，无源 DWDM 方案显然可以提供更多的波长。但是更多的波长也意味着更高的波长规划和管控复杂度，通常需要可调激光器， 带来更高的成本。目前支持 25Gb/s 速率的无源 DWDM 光模块还有待成熟。 图 15 光源集中无源 DWDM 方案示意图 为了适应5G承载的需求， 基于可调谐

35、波长的无源DWDM方案是一种可行方案， 另外基于远端集中光源的新型无源DWDM方案也成为业界研究的一个热点，其原理如图 15 所示。该方案在降低成本、特别是接入侧成本和提高性能和维护便利性方面具有一定的优势： （1）AAU/RRU侧光模块无源化：AAU/RRU侧插入的光模块不含光源，因此所有光模块完全一样，不区分波长，称之为无色化或无源化，极大降低了成本，提高了可靠性和维护便利性。 （2）光源集中部署：在CO节点设置集中光源，并向各个无源模块节点输送直流光信号（不带调制） ，无源光模块通过接收来自集中光源的连续光波并加以调制成为信号光后返回CO节点实现上行。 因此， 基于集中光源的下一代无源方

36、案， 不但继承了传统无源方案节省光纤、成本低、方便插入无线设备的优势，还补齐了其可靠性和运维管理上的短板，成为5G前传承载领域有竞争力的一种方案。 对于无源WDM方案，同样建议线路侧采用OTN封装，基于OTN的OAM能力实现有效的维护管理和故障定位。 5G 时代光传送网技术白皮书 18 3.1.4 有源 WDM/OTN 方案 有源波分方案在AAU站点和DU机房配置城域接入型WDM/OTN设备， 多个前传信号通过WDM技术共纤光纤资源，通过OTN开销实现管理和保护，提供质量保证。 接入型WDM/OTN设备与无线设备采用标准灰光接口对接，WDM/OTN设备内部完成OTN承载、端口汇聚、彩光拉远等功

37、能。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，可以支持点对点及组环网两种场景： 图 16 有源 WDM 方案点到点架构图 图 16所示为有源方案点到点组网架构图，同样可以支持单纤单向、单纤双向等传输模式，与无源比分方案相比，其光纤资源消耗相同。 图 17 有源 WDM 方案环网架构图 图 17 所示为有源方案组环网的架构图。除了节约光纤意外，有源WDM/OTN 方案可以进一步提供环网保护等功能，提高网络可靠性和资源利用率。此外，基于有源波分方案的 OTN 特性，还可以提供如下功能： 1) 通过有源设备天然的汇聚功能，满足大量AAU的汇聚组网需求。 2) 拥有高效完善的OAM管

38、理，保障性能监控、告警上报和设备管理等网络功能，且维护界面清晰，提高前传网络的可管理性和可运维性。 3) 提供保护和自动倒换机制， 实现方式包括光层保护 （如OLP， Optical Line Protection，光线路保护）和电层保护（如ODUk SNCP，Subnetwork Connection Protection，子网连接保护）等，通过不同管道的主备光纤路由，实现前传链路的实时备份、容错容灾。 5G 时代光传送网技术白皮书 19 4) 具有灵活的设备形态，适配DU集中部署后AAU设备形态和安装方式的多样化， 包括室内型和室外型。 对于室外型， 如典型的FO(Full Outdoor

39、，全室外)解决方案能够实现挂塔、抱杆和挂墙等多种安装方式，且能满足室外防护（防水、防尘、防雷等）和工作环境（更宽的工作温度范围等）要求。 5) 支持固网移动融合承载，具备综合业务接入能力，包括固定宽带和专线业务。 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。同时，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。 3.1.5 5G 前传承载方案小结 5G 时代，考虑到基站密度的增加和潜在的多频点组网方案，光纤直驱需要消耗大量的光纤，某些光纤资源紧张的地区难以满足光纤需求，需要设备承载方案作为补充。针对 5G 前传的 3

40、个组网场景，可选择的承载技术方案建议如表 3所示： 表 3 前传场景与相应的承载方案 组网场景 小集中 P2P 大集中 环网大集中 适用方案 有源/无源 CWDM/DWDM 有源/无源 DWDM 有源 DWDM 无论是小集中还是P2P大集中，有源方案和下一代DWDM无源方案都能满足，需要根据网络光纤、机房资源和需要达到的无线业务优化效果综合考虑，选择性价比最佳的解决方案。对于环网大集中，有源DWDM方案具有明显的比较优势，在节约光纤的同时还可以提供环网保护等功能。 3.2 5G 中传/回传承载方案 根据前面的需求分析，5G 中传和回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致，因

41、此可以采用统一的承载方案。 3.2.1 中传/回传承载网络架构 城域 OTN 网络架构包括骨干层、汇聚层和接入层，如图 18 所示。城域OTN 网络架构与 5G 中传/回传的承载需求是匹配的，其中骨干层/汇聚层与 5G5G 时代光传送网技术白皮书 20 回传网络对应，接入层则与中传/前传对应。近几年随着 OTN 已经通过引入以太网、MPLS-TP（Multiprotocol Label Switching Traffic Policing，多协议标签交换流量监控）等分组交换和处理能力，演进到了分组增强型 OTN，可以很好地匹配 5G IP 化承载需求。 图 18 城域 OTN 网络架构匹配 5

42、G 承载需求示意图 基于 OTN 的 5G 中传/回传承载方案可以发挥分组增强型 OTN 强大高效的帧处理能力，通过 FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、专用芯片、DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理）等专用硬件完成快速成帧、压缩解压和映射功能，有效实现 DU 传输连接中对空口MAC/PHY 等时延要求极其敏感的功能。同时，对于 CU，一方面分组增强型OTN 构建了 CU、DU 间超大带宽、超低时延的连接，有效实现 PDCP 处理的实时、高效与可靠，支持快速的信令接入。而分组增强型 OTN 集成的 WDM

43、能力可以实现到郊县的长距传输，并按需增加传输链路的带宽容量。 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，增强路由转发功能。目前考虑需要支持的基本路由转发功能包括 IP 层的报文处理和转发、IP QoS、OSPF/IS-IS（Open Shortest Path First ， 开 放 式 最 短 路 径 优 先 /Intermediate system to Intermediate system，中间系统-中间系统）域内路由协议、BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）、SR(Segment

44、 Routing,分段路由)等，以及 Ping 和 IPFPM（IP Flow Performance Measurement，IP 流性能测量）等OAM 协议。OTN 节点之间可以根据业务需求配置 IP/MPLS-TP over 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。 5G 时代光传送网技术白皮书 21 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： （一）分组增强型 OTN+IPRAN 方案 在该方案中，利用增强路由转发功能的分组增强型OTN设备组建中传网络，中间的OTN设备可根据需要配置为ODUk穿通模式，保证5G承载对低时延和带宽

45、保障的需求。在回传部分，则继续延用现有的IPRAN（IP Radio Access Network， IP化无线接入网） 承载架构， 如图 19所示。 分组增强型OTN与IP RAN之间通过BGP协议实现路由信息的交换。 为了满足5G承载对大容量和网络切片的承载需求，IPRAN需要引入25GE、50GE、100GE等高速接口技术，并考虑采用FlexE (Flexible Ethernet，灵活以太网)等新型接口技术实现物理隔离，提供更好的承载质量保障。 图 19 分组增强型 OTN+IPRAN 组网方案示意图 （二）端到端分组增强型 OTN 方案 该方案全程采用增强路由转发功能的分组增强型OT

46、N设备实现，如图 20所示。与分组增强型OTN+IPRAN方案相比，该方案可以避免分组增强型OTN与IPRAN的互联互通和跨专业协调的问题，从而更好地发挥分组增强型OTN强大的组网能力和端到端的维护管理能力。 图 20 端到端分组增强型 OTN 方案示意图 3.2.2 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。而光传送网具有天然的网络切片承载能力，每种 5G 网络切片可以由独立的光波长/ODU通道来承载，提5G 时代光传送网技术白皮书 22 供严格的业务隔离和服务质量保障。具体到 5G 网络切片的承载需求，分组增强型OTN可以提供一层和二层的网络切片承载方案。 (一) 基于

47、一层网络切片承载方案 主要基于 ODUflex 进行网络资源划分， 可以将不同的 ODUflex 带宽通过通道标识划分来承载不同的 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。也可以通过物理端口进行承载资源的划分，需要将物理端口对应的所有电层链路都进行标签隔离处理，实现较简单，粒度较大。 (二) 基于二层网络切片承载方案 该方案通过 MPLS-TP 标签或以太网 VLAN ID（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）划分隔离二层端口带宽资源，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

48、网络切片的带宽、时延和丢包率等性能需求。 图 21 网络切片承载方案示意图 其中一层网络切片承载方案的切片间业务属于物理隔离，不会相互影响。二层网络切片承载方案的切片间业务是逻辑隔离， 不同切片间业务可以共享物理带宽。可根据 5G 不同网络切片的性能需求选择不同的承载方案。 OTN 网络切片承载方案可以结合 SDN（Software-defined Networking，软件定义网络）智能控制技术，实现对网络资源的端到端快速配置和管理，提高网络资源使用效率，提升业务开通效率和网络维护效率。并通过开放北向接口，采用如 VTNS（Virtual Transport Network Service，

49、虚拟传送网业务）向上层5G 网络提供对光传送网资源的管控能力，如图 21 所示。 5G 时代光传送网技术白皮书 23 3.3 5G 云化数据中心互联方案 如前所述，5G 时代的核心网下移并向云化架构转变，由此产生云化数据中心互联的需求，包括： （1）核心大型数据中心互联，对应 5G 核心网 New Core间及 New Core 与 MEC 间的连接； （2）边缘中小型数据中心互联，本地 DC 互联承担 MEC、CDN 等功能。 3.3.1 大型数据中心互联方案 大型数据中心作为5G承载网中New Core核心网的重要组成部分， 承担着海量数据长距离的交互功能，需要高可靠长距离传输、分钟级业务

50、开通能力以及大容量波长级互联。因此需要采用高纬度ROADM进行Mesh化组网、光层一跳直达， 减少中间大容量业务电穿通端口成本。 同时， 还需要结合OTN技术以及100G、200G、400G高速相干通信技术，实现核心DC之间的大容量高速互联，并兼容各种颗粒灵活调度能力。 在网络安全性的保障上采用光层、电层双重保护，使保护效果与保护资源配置最优化：光层WSON（Wavelength Switched Optical Network，波长交换光网络）通过ROADM在现有光层路径实现重路由，抵抗多次断纤，无需额外单板备份；电层ASON（Automatically Switched Optical N