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三大方案推进 | 带你读《5G承载关键技术与规划设计》之五

简介: 三大电信运营商等单位通过在各个标准组织提交的 SPN、M-OTN 和 G.metro 等技术方案文稿,让世界通信行业了解到中国运营商对 5G 承载技术方案标准化的迫切需求,也让世界通信行业更加了解中国的技术实力。
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5G 承载的标准化与进展

2.1 5G 承载的标准化进展

| 2.3 SPN 方案推进 |

2017 年 6 月,受中国多个成员单位文稿驱动,ITU-T SG15 正式启动了 5G传送需求和架构方面的研究工作,包括 5G 传输带宽需求、5G 业务时延需求和时延指标分配、5G 传输网络架构、传送网支持 5G 切片、时间同步性能指标和分配、网络 SDN 管控等多方面内容。中国移动联合中国信息通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司和烽火科技集团等提交了 5G 传送需求、SPN 技术方案架构等多篇文稿,推动 SG15 的第三工作组(WP3,WorkingProject 3)立项的技术报告《支持 IMT-2020/5G 的传送网络》。
2018 年 1 月的 ITU-T SG15 全会,重点对由中国运营商提出的 SPN 技术方案以及围绕该方案的诸多文稿进行了详细讨论和分析。经过积极有效的讨论,会议接受了由中国移动、科研机构、设备制造商提交的众多文稿提案。全会对5G 传送技术报告《支持 IMT-2020/5G 的传送网络》的内容达成一致,并发布了第一版本;另外,新立项了《支持 IMT-2020/5G 的传送网特性》(G.ctn5g)新标准项目,标志着 ITU-T 在 5G 传送标准研究进入了新阶段,中国移动和相关单位将继续联合推动 SPN 技术作为该标准的重要研究内容。
由于 SPN 是一项新技术,其得到国内外多厂家支持。会议讨论非常热烈,中国移动的专家和国内其他单位的专家针对会议提出的争论焦点进行了详细、准确的分析和完整的回答,消除和辨明了争论中的疑虑。这些问题将在今后的设备开发中予以考虑和解决。

2.3.1 G.ctn5g 5G 传送架构标准

G.ctn5g 5G 传送架构标准计划完成时间是 2019 年 7 月,研究范围包括规范支持 5G 前传、中传和回传的 5G 传送需求、网络架构、接口、OAM、同步和可靠性等传送功能特性。项目的主要内容如下:
(1)研究 5G 前传、中传和回传需求;
(2)研究 5G 传送组网架构;
(3)研究支持 5G 网络切片的传送网方案;
(4)研究传送网络 OAM 功能要求;
(5)研究 5G 传送网络的频率和时间同步;
(6)研究 5G 传送网络的可靠性技术。

2.3.2 G.mtn 城域传送网接口标准

G.mtn 城域传送网接口标准的立项时间是 2018 年 10 月,计划完成时间是2020 年,其研究范围包括规范城域传送网新接口的段层和通道层,采用 50GE/100GE/200GE/400GE 可插拔以太网光模块,支持 5G 前传和回传网络。该标准的主要研究内容如下。
(1)通道层支持灵活连接、OAM(包括 CC/CV、DM/PM 和 SNCP)保护。
(2)帧格式将最大化重用灵活以太网(FlexE,Flex Ethernet)逻辑,支持 50GE/100GE/200GE/400GE 多端口绑定,使用有效的 IEEE 802.3 第 82 章的64B/66B 块,并允许以与 FlexE 相同的方式使用较低层的以太网堆栈。
(3)支持任意 N×5 Gbit/s 客户速率,支持对 FlexE 进行运营管理与维护(OAM,Operation Administration and Maintenance) 和 自 动 保 护 切 换(APS,Automatic Protection Switching)的必要扩展来支持网络应用功能。

| 2.4 M-OTN 方案推进 |

在 2016 年 9 月的 ITU-T SG15 全会上,有些厂商提出在 Q11 小组内启动使用 OTN 承载无线信号的研究,号召大家提出提案讨论这个话题。在随后的 Q11中间会议上,中兴通讯等多家厂商提出了关于 OTN 承载 5G 信号的需求以及考虑,为了深入探讨这些需求以及解决方案,Q11 启动了为期两个月的通信活动来号召各厂商参与讨论,期间中兴通讯股份有限公司输出一篇提案,从应用场景、参考模型、业务类型、性能需求等方面描述了 OTN 承载 5G 所需要解决的问题。
在 2017 年 6 月 ITU-T SG15 全会上,越来越多的厂商参与到 5G 传送的研究中,在 OTN 方向上,多个成员提出了组织一个关于 OTN 承载 5G 信号的项目。针对越来越多关于承载 5G 信号的提案,由于这些提案涉及 Q11、Q12、Q13 等多个研究小组,会上决定在 WP3 内协调这些工作,由 Q11 与 Q12 牵头,收集5G 承载的需求,同时正式通过了《支持 IMT-2020/5G 的传送网络》技术报告的立项及 5G 传送标准的研究计划,将主要工作集中在《支持 IMT-2020/5G 的传送网络》报告的完善和表决上。《支持 IMT-2020/5G 的传送网络》报告表决后,会驱动针对解决方案的立项,因此,在此次会议上,关于解决方案的立项提议并未得到通过。尽管此次会议大部分提案是关于需求的,也有厂商提出了基于OTN 的 5G 前传解决方案,在现有的灵活光传送网(FlexO)基础上进行优化,在 FlexO 中增加时隙,减少映射复用层次,优化 OTN 的 OAM 功能,进一步满足 5G 前传苛刻的需求。
在 2017 年 10 月的 ITU-T SG15 Q11&Q12 联合会议上,中国电信等提出了 M-OTN 的概念以及基于 FlexO 技术的解决方案。在 5G 前传场景下,为了降低时延,只需要一层的复用结构。业务信号首先映射进路径中,路径可以是灵活光数据单元(ODU,Optical Data Unit)、FlexO 时隙等,然后所有的路径信号复用到通道中,通道可以是 OTU、FlexO 等。M-OTN 在未来会进一步扩展,不仅要满足前传低时延需求,还会考虑如何满足中传以及回传灵活组网的需求,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。

2.4.1 G.sup.5gotn 增补文件

G.sup.5gotn 增补文件的计划完成时间是 2019 年 7 月,其研究范围包括OTN 在 5G 传送中的应用,现有 OTN 技术在 5G 承载中的应用方式,满足 5G承载需求。同时分析现有 OTN 技术在 5G 承载中存在的不足之处,为后续的标准化工作提供依据。该标准项目研究的主要内容如下。
(1) 5G 传送网络架构。
(2) OTN 支持的网络切片。
(3) OTN 网络的频率和时间同步。
(4)支持 5G 的 OTN 网络可靠性技术。

2.4.2 G.709.25-50 标准建议

G.709.25-50 标准建议的立项时间是 2018 年 10 月,完成时间为 2020 年。标准的研究范围包括定义新的 25G 和 50G OTN 帧格式、映射和复用方式等内容,以便使用可插拔以太网模块来降低设备和网络成本。这些接口将主要用于城域网,包括但不限于承载 5G、专线等业务。标准的主要内容如下。
(1) 25G 和 50G OTN 接口应用场景描述:5G 前传、5G 回传接入层和部分汇聚层帧格式的选择:OTUk vs. FlexO。
(2) OAM 和 开 销 选 择:OTUk 段 层 开 销 融 合 简 化 现 有 OTU/HO ODU/FlexO 的开销,ODU 层开销保持不变。

| 2.5 G.metro 方案 |

2011 年,中国联通首次在 ITU-T SG15 Q6 提出低成本城域 WDM 需求;DT、BT、AT&T 和软银等运营商根据自身网络提出不同需求。2014 年 4 月,在ITU-T SG15 Q6 立项成功。2014—2018 年,经过多次中间会议和全会,包括中国联通、AT&T、DT 等在内的 10 余个国际上主流运营商以及业内主要设备商和主流模块供应商参与了标准细节的讨论,并提供需求、技术分析、测试及仿真结果等文稿数百篇。2018 年 2 月 9 日,在日内瓦举行的 ITU-T SG15 全会上,中国联通牵头制定的 ITU-T G.698.4 标准(即 G.metro)正式通过,这标志着城域接入型 WDM 技术从标准逐步走向实际应用,期望为 4G/5G 前传网络快速部署提供经济合理和便于运维的方案。
G.metro 规范了基于 10 Gbit/s 波长速率下的 20 km WDM 系统的应用标准,采用单纤双向和波长可调谐光模块,支持 20 波和 40 波配置,主要面向 4G 前传应用。计划下一版本规范 25 Gbit/s 波长速率,主要面向 5G 前传应用。
G.metro 的技术特征如下。
(1)高带宽并可自适应适配:利用可调激光器技术,可实现端口无关,波长自动适配;提供波长级连接,波道间独立工作,端口可独立升级。
(2)时延小:采用零层 WDM 透明技术,对业务信号完全透明的类光纤传输,减少了电层封装和处理带来的时延和抖动,满足低时延业务的传送需求。
(3)业务对称性好:G.698.4 标准采用单纤双向透明传输,支持业务信号的对称传输,可较好地支持移动前传以及时间同步信号的对称传递。

| 2.6 2019—2020 年 5G 传送标准的推进工作计划 |

2019—2020 年 5G 传送标准的推进工作规划见表 2.3。

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| 3.1 大带宽增长需求 |

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