解析5G光传送网技术

案小结

5G承载网是一个移动/宽带/云专线架构趋同的综合承载网，需要具备数 10G~100G 承载和 1~2 倍站点带宽演进、极低时延、高精度时钟架构基础的能力，支持移动&专线&宽带综合承载灵活演进能力，同时末梢设备具备即插即用部署能力。

5G承载网向综合承载的网络架构模型总结如下:

1）5G无线&核心网功能节点位置与当前宽带承载趋同：5G New core与FBB的CR位置相当，MEC/MCE 与BNG (Broadband Network Gateway，宽带网络业务网关)位置相当，Cloud BB 和OLT位置相当。

2）云化架构特征趋同：BNG云化与MEC同处一朵云，因此CDN的位置可以放到城域核心CR的位置或下沉到BNG，原CR CDN调度功能由DCI 取代，CDN内容被移动/宽带共享，通过DCI互联网层实现内容同步，可以提升移动用户达到宽带用户的视频等业务体验。

3）城域专线覆盖趋同：OTN 设备下沉到OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、BBU等综合业务接入机房后，通过光纤直驱、SDH/CPE/OTN等末端小设备，接入最后1~2 公里，提供大客户专线业务，支持业务快速开通、端到端SDH/OTN硬管道业务，构建超低时延精品城域专线网络。BNG仍然部署在区域核心机房，后续逐渐虚拟云化部署；OLT 通常部署在综合接入机房，也有小型化OLT部署在用户小区。

4）业界两种主流网络融合趋势，汇聚层以上都是综合承载：一种架构是汇聚 (OLT/Cloud BB)以上综合承载，接入独立承载；另外一种架构是骨干和城域端到端综合承载。

4 5G时代的光传送网关键技术演进

5G开创了通信领域的新纪元，也给OTN承载网带来了新机遇。虽然依据网络承载功能的不同，将5G承载网分为前传、中传和回传三段不同架构。但无论何种架构，相对4G时代，网络对超大带宽、超低时延和超高灵活调度的需求都是莫大的技术挑战。因此，光传送网通过不断的技术创新，实现传输技术性能飞跃，来适应5G的网络承载需求。

4.1 低成本大带宽传输技术

5G承载网的最大挑战是海量的带宽增长，而带宽的增长势必带来成本的增加，因此5G带宽传输技术的关键是降低每bit、每公里的传输成本和功耗。依据传输距离不同，5G低成本大带宽传输技术分为短距非相干技术和中长距低成本相干技术两大类。

4.1.1 短距非相干技术

对于传输距离较短的场景(如5G前传，光纤传输距离小于20km)，基于低成本光器件和DSP算法的超频非相干技术成为重要趋势。

此类技术通过频谱复用、 多电平叠加、带宽补偿等DSP算法，利用较低波特率光电器件实现多倍（2倍、 4倍或更高）传输带宽的增长，例如：DMT(Discrete Multi-Tone，离散多频音调制)技术、PAM4(Pulse Amplitude Modulation，四电平脉冲幅度调制)技术。

4.1.2 中长距低成本相干技术

对于更长的传输距离和更高的传输速率，例如中/回传网络50/60公里甚至上百公里的核心网DCI 互联、200G/400G以上带宽，相干技术是必须的，关键在于如何实现低成本相干。

基于硅光技术的低成本相干可插拔彩光模块，是目前的一个技术发展方向，包括如下特点:：

（1）低成本：采用硅光技术，利用成熟高效的CMOS平台，实现光器件大规模集成，减少流程和工序，提升产能，使原先分立相干器件的总体成本下降。

（2）相干通信：采用相干通信可以实现远距离通信，频谱效率高，支持多种速率可调节，如单波100G、200G、400G。 

（3）可插拔模块：硅光模块采用单一材料实现光器件的多功能单元(除光源)，消除不同材料界面晶格缺陷带来功率损耗；硅光由于折射率高，其器件本身比传统器件小，加之光子集成，硅光模块尺寸可以比传统分离器件小一个数量级；常见的封装方式有CFP (Centum Form-factor Pluggable，封装可插拔)、CFP2、CFP4、QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型化封装可插拔)等。

（4）DCO和ACO模块：DCO将光器件和DSP芯片一块封装在模块里，以数字信号输出，具有传输性能好，抗干扰能力强、集成度高、整体功耗低、易于统一管理维护的特点，其难点是较高的功耗限制了封装的大小。ACO模块的DSP芯片放置在模块外面，以模拟信号输出，光模块功耗更低，可以实现更小的封装，但是模拟信号互联会带来性能劣化。

4.2 低时延传输与交换技术

超低时延的5G业务对承载网提出苛刻的要求。毋庸置疑，基于ROADM的光层一跳直达是实现超低时延的最佳首选，但是只适用于波长级的大颗粒度传输与交换。而对于波长级别以下的中小颗粒度,，如1G/2.5G/10G/25G 等，主要还是通过优化OTN映