王慧杰

摘 要： 隨著5G網(wǎng)絡的部署、高品質(zhì)政企專線等業(yè)務的開展，現(xiàn)有傳送網(wǎng)的技術性能及網(wǎng)絡架構都將面臨新的挑戰(zhàn)。以業(yè)務需求為出發(fā)點，詳細闡述5G業(yè)務、政企專線業(yè)務對承載網(wǎng)性能指標的要求，分析現(xiàn)有傳送網(wǎng)在承載方面存在的不足以及具體的改進方式，提出不僅需要在技術上優(yōu)化還要在網(wǎng)絡結構上調(diào)整，最后預測未來傳送網(wǎng)的演進趨勢。

關鍵詞： 光傳送網(wǎng) 技術 架構 演進

中圖分類號： TP393文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2023）11-0040-03

1 光傳送網(wǎng)發(fā)展概述

光纖通信的發(fā)展一共經(jīng)歷了三個階段。首先，傳輸媒介光纖由多模轉(zhuǎn)向單模的探索階段；其次，充分開發(fā)單模光纖傳輸潛能、光纖代替電纜變成傳輸主要媒介的發(fā)展階段；第三，以密集波分技術普遍應用為標志，光纖由點對點的通信走向全網(wǎng)絡及全連接通信的成熟階段[1]。本文的光傳送網(wǎng)即是第三階段的產(chǎn)物，其具有超大容量、便于管理、高靈活性和高透明性等一系列的優(yōu)勢。21世紀以來，光傳送網(wǎng)除了承載傳統(tǒng)通信業(yè)務以外，越來越多為日益增長的IP數(shù)據(jù)業(yè)務提供快速、靈活、高效率的傳送通道，同時努力減少自身的成本，保障運營商的多業(yè)務運營，向著高速率、大容量、融合多業(yè)務、智能管控的方向演進。

2 光傳送網(wǎng)技術與架構現(xiàn)狀

2.1 主要技術現(xiàn)狀

運營商主要的傳送技術大致分為兩類，一類是中低速技術，包括PDH、SDH、MSTP、ASON、PTN、IPRAN；另—類是髙速技術，包括波分技術、OTN技術。在本地網(wǎng)中，PDH基本已經(jīng)淘汰，MSTP、SDH正面臨被分組傳送技術PTN、IPRAN淘汰，ASON尚有一席之地，波分技術、OTN后起勃發(fā)；在長途網(wǎng)中，SDH、ASON、波分技術、OTN均有一定占比[2]。

業(yè)務的傳送大致有3條路徑：中低速業(yè)務承載于中低速技術上經(jīng)物理光纜進行近距離傳送；高速業(yè)務承載于高速技術上經(jīng)物理光纜進行傳送；中低速業(yè)務承載于中低速技術上，再承載于髙速技術上，經(jīng)物理光纜進行遠距離傳送。

2.2 網(wǎng)絡架構現(xiàn)狀

從網(wǎng)絡功能上劃分，電信網(wǎng)由物理承載網(wǎng)、傳送網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)、支撐網(wǎng)四個部分共同組成。傳送網(wǎng)服務于業(yè)務網(wǎng)，讓業(yè)務節(jié)點之間的信息得以傳遞。從網(wǎng)絡結構上劃分，整個傳送網(wǎng)自上而下分別為一級干線、二級干線、本地傳送網(wǎng)三個層次。一級干線也稱省際干線，二級干線也稱省內(nèi)干線[3]。本地傳送網(wǎng)自上而下又可分為核心調(diào)度層、匯聚傳輸層、邊緣接入層三個網(wǎng)絡層次，各層次網(wǎng)絡對本地網(wǎng)業(yè)務的傳送各司其職，具體功能如下。

（1）核心調(diào)度層。核心調(diào)度層位于本地傳送網(wǎng)的頂層，是核心機房之間的傳輸系統(tǒng)。負責本地網(wǎng)范圍內(nèi)核心節(jié)點之間的信息傳送，核心節(jié)點內(nèi)一般設置核心路由器、交換機、前置機、基站控制器等硬件設備。（2）匯聚傳輸層。匯聚傳輸層介于核心調(diào)度層與邊緣層接入層之間，對邊緣接入層上傳的業(yè)務進行匯聚整合，并向核心節(jié)點進行傳送。（3）邊緣接入層。一般的業(yè)務接入點至匯聚節(jié)點的傳輸層面稱為邊緣層，用戶接入點至邊緣層節(jié)點的傳輸系統(tǒng)屬于接入網(wǎng)，通常邏輯上按一個層次考慮，定義為邊緣接入層，主要負責各類業(yè)務的接入。

3 光傳送網(wǎng)技術演進

隨著社會的發(fā)展，業(yè)務網(wǎng)對于傳送網(wǎng)不斷提出更高的要求，傳送網(wǎng)只有從業(yè)務需求出發(fā)，不斷實現(xiàn)技術演進、網(wǎng)絡優(yōu)化才能更好地服務于業(yè)務網(wǎng)，最大程度地提升用戶體驗。光傳送網(wǎng)一直不斷追求大容量、高速率、業(yè)務融合、安全性、可靠性以及智能管控等，唯有這樣不斷完善，才能跟得上業(yè)務發(fā)展的腳步，更好地服務于業(yè)務，成為優(yōu)質(zhì)的承載平臺，而未來傳送網(wǎng)將繼續(xù)向更大容量、更高速率、更短時延、更高安全性智能控制水平方向不斷前進。

3.1 驅(qū)動因素

光傳送網(wǎng)是位于5G RAN和核心網(wǎng)之間的基礎型網(wǎng)絡，5G業(yè)務承載是傳送網(wǎng)當前最主要的任務之一，5G始終把“人的體驗”放在首位，隨著移動終端、無線通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用等領域的進一步拓展和創(chuàng)新，為了保障用戶良好的服務體驗，光傳送網(wǎng)應滿足以下方面的要求。

3.1.1 通道容量需求

光傳送網(wǎng)用于業(yè)務網(wǎng)各節(jié)點的業(yè)務傳送，業(yè)務數(shù)據(jù)包會封裝在一個通道當中進行傳遞，通道容量的大小是傳送網(wǎng)的重要性能指標。傳統(tǒng)的話音業(yè)務時代，傳送網(wǎng)絡匯聚層有622 M、2.5 G、10 G環(huán)網(wǎng)，接入層普遍為155 M、622 M、2.5 G環(huán)網(wǎng)，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展，近些年通道容量在迅速提升。到了5G時代，相比4G基站，5G基站的帶寬需求量明顯上升，雖然匯聚鏈路上有些收斂策略，但仍然會出現(xiàn)帶寬需求的猛增，通過單站業(yè)務量、基站數(shù)量、環(huán)網(wǎng)數(shù)量、匯聚節(jié)點數(shù)量等多個因素綜合估算出來的、用于承載5G業(yè)務的通道帶寬規(guī)模分別如下。

（1）邊緣接入層：承載5G基站的傳送網(wǎng)接入環(huán)應具備的通道帶寬為50～100 GE。（2）匯聚傳輸層：承載5G基站的匯聚鏈路的原始通道帶寬為200～400 GE，如考慮收斂比，匯聚鏈路帶寬的需求仍將超過100 GE。上述為5G獨立站的帶寬估算情況，如果考慮新增5G基站與原有4G基站共站址的場景，傳送網(wǎng)對接入環(huán)帶寬的需求比當前帶寬平均約提升3倍。

3.1.2 可靠性和時延的要求

uRLLC即超高可靠和超低時延通信，當前傳統(tǒng)傳送網(wǎng)設備中有幾十微秒的時延，而依據(jù)國際上通用的規(guī)定，低時延業(yè)務要求需滿足低于1 ms的時延，5G傳送網(wǎng)如何滿足超低時延將會面臨著很大的挑戰(zhàn)。

3.1.3 海量頻繁連接及網(wǎng)絡靈活性的要求

當前時代是一個云網(wǎng)絡的時代，加之5G技術運用衍生了更為豐富多樣的應用，必然加速各種各樣的新業(yè)務新行業(yè)不斷涌現(xiàn)。新的行業(yè)、業(yè)務、用戶便會對網(wǎng)絡提供各種各樣的新的需求，也會有不同的側(cè)重點。例如：智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智慧農(nóng)業(yè)會要求網(wǎng)絡支持大量小報文轉(zhuǎn)發(fā)，以及隨時隨地的設備連接；視頻直播、實時點播、智慧醫(yī)療會要求網(wǎng)絡具備極高的速率帶寬；無人駕駛、智能電力、智能工業(yè)等會要求網(wǎng)絡提供極小的時延，面對這些需求，網(wǎng)絡資源需要更為靈活的分割，需要切片級的調(diào)度和管理。各行各業(yè)新業(yè)務出現(xiàn)，也對網(wǎng)絡的靈活性提出了更高的要求，靈活性體現(xiàn)在調(diào)整流動路徑的靈活性、實現(xiàn)網(wǎng)絡重組的靈活性。

3.1.4 對業(yè)務的管控要求

隨著業(yè)務流突發(fā)流量比例的增加，以及大規(guī)模設備連接的增加，傳送網(wǎng)中傳統(tǒng)的監(jiān)控功能力不從心、網(wǎng)管設定剛性管理策略及人工監(jiān)管無法滿足新業(yè)務的管控需求。為了滿足網(wǎng)絡端到端規(guī)劃設計、客戶業(yè)務處理及傳遞、網(wǎng)絡管理控制系統(tǒng)智能化、客戶業(yè)務完全保障等功能等需求，傳送網(wǎng)需要更智能、高效的集中管控。

3.2 演進方式

5G業(yè)務的發(fā)展刺激傳送手段的進一步優(yōu)化，必須對原有技術與設備升級，及時進行新技術引入，技術升級革新與現(xiàn)有傳送網(wǎng)深度融合。

3.2.1 接入、匯聚層面的鏈路提速

現(xiàn)有傳送網(wǎng)絡中的低速率系統(tǒng)及設備必將被時代淘汰，PDH早已不見蹤影，SDH已經(jīng)在全面退網(wǎng)的邊緣，僅僅保留在個別的傳送場景，低速率的分組傳送鏈路必須進行線路側(cè)的速率升級，原本廣泛應用在干線、核心調(diào)度層的波分設備要全面下沉，不僅用于解決互聯(lián)的光纖資源問題，更重要的是解決鏈路速率問題，密集波分、粗波分、無源波分都要擇其適合的場景廣泛恰當?shù)貞?，至此，實現(xiàn)傳送網(wǎng)鏈路全面提速，充分適應5G網(wǎng)絡的傳送要求。

3.2.2 軟件定義網(wǎng)絡（SDN）引入

SDN的應用可實現(xiàn)讓網(wǎng)絡調(diào)度更為敏捷，網(wǎng)絡運營的成本更為低廉。軟件定義網(wǎng)絡（SDN）標準架構有三層架構，自上而下依次為應用層、控制層和基礎設施層，通過與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)融合，可以適應大容量、突發(fā)性業(yè)務，提高業(yè)務傳送的靈活性及傳送效率。在SDN運行過程中，網(wǎng)管無須對接網(wǎng)絡中的每個交換節(jié)點，而是可以從控制臺調(diào)整流量，不管服務器與設備之間連接方式如何，交換機都可以在集中式SDN控制器的引導下，實時提供網(wǎng)絡管理服務。

3.2.3 網(wǎng)絡切片承載技術

通過網(wǎng)絡切片技術，可在同一個共享的網(wǎng)絡上提供多個邏輯網(wǎng)絡，特定的業(yè)務可以加載在特定的邏輯網(wǎng)絡中，并為用戶提供特定的拓撲、服務等級、安全等級、可靠等級等方面的差別性服務，這樣一來，既可以降網(wǎng)絡建設的成本，又可以提高服務的靈活性，降低了運營商的運營成本，也提升了不同行業(yè)用戶的差異化客戶體驗，實現(xiàn)5G商用價值與行業(yè)價值的完美融合，打造一條新的經(jīng)濟生態(tài)鏈。所以說，切片技術的引入，網(wǎng)絡依據(jù)流量狀態(tài)精準適配切片資源，會帶來通信行業(yè)工作模式的轉(zhuǎn)換。

運營商通過運用網(wǎng)絡切片這種機制，可以實現(xiàn)分配網(wǎng)絡資源動態(tài)化、提高客戶價值機制最大化。網(wǎng)絡切片機制引入后，整個網(wǎng)絡資源可依據(jù)工作需要靈活劃分。光傳送網(wǎng)可以把每個5G網(wǎng)絡切片作為獨立的光波長/ODU通道進行承載，提供嚴格的業(yè)務隔離和服務質(zhì)量保障，光傳送網(wǎng)適配網(wǎng)絡切片后，通過動態(tài)的端到端切片，通信產(chǎn)業(yè)模式得以轉(zhuǎn)換，客戶服務可以根據(jù)流量的需要，隨意增減對網(wǎng)絡資源的利用，從而滿足目標用戶的特定需求。

網(wǎng)絡切片有兩種承載方案：一層網(wǎng)絡切片承載方案屬于物理隔離，通過獨立的波長或者通道做到真正的隔離；二層網(wǎng)絡切片承載方案屬于邏輯隔離，傳輸通道被不同的業(yè)務切片共享，通過MPLS-TP標簽或以太網(wǎng)VLANID劃分在二層端口隔離帶寬資源，即邏輯隔離。OTN網(wǎng)絡切片承載方案還可以與SDN智能控制技術相互結合實現(xiàn)更高速率更高效率的切片情景。

4 光傳送網(wǎng)架構演進

4.1 驅(qū)動因素

政企客戶對專線品質(zhì)要求很高，要在招標中凸顯技術優(yōu)勢，就要率先拿出優(yōu)越于競爭對手的性能指標，例如：超低的傳輸時延、超短開通時間、超高安全保障。目前，對政企專線業(yè)務鏈路流向統(tǒng)計結果顯示，絕大部分業(yè)務在本地網(wǎng)內(nèi)落地終結，需要在不同本地網(wǎng)之間進行轉(zhuǎn)接只有小部分業(yè)務，需要在省與省之間進行調(diào)度轉(zhuǎn)接的業(yè)務少之又少。往往需要跨省調(diào)度轉(zhuǎn)接的業(yè)務反而是對響應時間、傳輸時延要求極高的客戶，通常是一些高價值行業(yè)的專線[4]。但在目前架構下，跨省業(yè)務開通需要調(diào)度省際、省內(nèi)、本地三級網(wǎng)絡，單純從網(wǎng)絡調(diào)度上而言需要更長的時間，而且落地再跳接的人工電路搭接方式也會增加了業(yè)務的傳輸時延。

4.2 演進方式

從客戶需求出發(fā)，為了減少時延，一方面應該從精簡網(wǎng)絡結構、縮短傳送路徑入手；另一方面要減少電路搭接中間環(huán)節(jié)上的人工因素，以自動倒換、自動選路代替人工跳纖、人工配置電路。

4.2.1 將省內(nèi)干線傳送網(wǎng)與本地傳送網(wǎng)融合為一級

傳送網(wǎng)是個多層級的結構，政企專線開通時，專線的電路時延、開通速度與網(wǎng)絡的結構有較大關系。如果電路起止點均在本地，那么在本地網(wǎng)層面直接開通，最多經(jīng)過三級網(wǎng)絡（本地接入、本地匯聚、本地核心），開通速度和時延最?。蝗绻娐菲鹬裹c在同省不同的城市，那么除了經(jīng)過本地網(wǎng)開通、還要經(jīng)過省內(nèi)干線進行本地網(wǎng)之間調(diào)度，開通速度和時延較??；如果電路起止點在不同的省的不同城市，那么除了經(jīng)過本地網(wǎng)開通、還需要省際、省內(nèi)的雙重調(diào)度，開通速度和時延較大。如果調(diào)度的過程中，有傳統(tǒng)波分節(jié)點人工跳纖參與，會進一步影響開通速度和時延[5]。為了提高政企專線的性能指標，應當精簡網(wǎng)絡架構，減少調(diào)度層轉(zhuǎn)接，這里建議將省內(nèi)干線傳送網(wǎng)與本地傳送網(wǎng)融合為一級，這樣有效減少一層調(diào)度，提高開通速度，降低時延。

4.2.2 調(diào)度頻繁的節(jié)點設置ROADM

政企專線的性能指標除了網(wǎng)絡結構外，還會受到中間節(jié)點人工跳纖的影響。人工跳纖的參與提高了調(diào)度的時間成本和人工成本。如果能在調(diào)度頻繁的節(jié)點上引入ROADM，實現(xiàn)光通道的自動分差復用，便可解決上述問題。波長選擇開關（WSS）是ROADM的最關鍵的器件，它通過將任一波長分配到任一的路徑，來實現(xiàn)光層波長級靈活調(diào)度。目前20維度的WSS已經(jīng)被大量商用，32維度的WSS也已經(jīng)問世，支持全光交叉產(chǎn)品OXC也已研發(fā)出來，可以做更高維度的波長調(diào)度。在傳統(tǒng)波分節(jié)點上，如波長調(diào)度頻繁，引入技術成熟的ROADM是合理的選擇。

ROADM的部署可以從骨干到區(qū)域有序部署?？缡I(yè)務要依賴骨干層進行調(diào)度，骨干層雖站距長，但節(jié)點少，所以骨干層所有的節(jié)點率先全面部署ROADM，且節(jié)點選址與業(yè)務網(wǎng)節(jié)點重合放置，為保證安全備份，骨干層可以按雙平面結構進行搭建。省內(nèi)業(yè)務由骨干節(jié)點上的ROADM調(diào)度，跨省業(yè)務通過在骨干節(jié)點間實現(xiàn)光層直接調(diào)度，避免人工跳纖，提高精準性、降低人工成本，縮短了響應時間，提升了客戶體驗。

5 結語

光傳送網(wǎng)作為底層承載，通常需要超前部署，為上層應用架設寬闊的信息高速公路，這也就意味著光網(wǎng)絡的技術會持續(xù)向高速和智能化發(fā)展，除了本文研究的內(nèi)容外，未來傳送網(wǎng)架構及技術的演進發(fā)展還將伴隨著切片管控技術和人工智能技術的進步而逐漸深入。

參考文獻

[1]顧榮生，尹祖新，王麗瓊.傳輸網(wǎng)絡架構演進思路探討[J].郵電設計技術，2021（6）：18-23.

[2]蔡承德.5G承載方案及關鍵技術研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學，2021.

[3]曹暢，唐雄燕，王光全.光傳送網(wǎng)：前沿技術與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[4]張海懿，喬月強，黃為民.光傳送網(wǎng)技術和標準發(fā)展探討[J].郵電設計技術，2022（5）：52-57.

[5]曾毅.5G承載網(wǎng)的挑戰(zhàn)和關鍵技術探討[J].郵電設計技術，2018（11）：52-56.