SPN和M-OTN技术在5G中传层中的应用研究

韩建伟 朱凤丽

摘要：现阶段，我国通信技术正处于从4G通信演变为5G通信的阶段，基于此，对于相关的技术要求也越来越高。为了满足5G通信的传输需要，中国移动和中国电信推出了两种创新型的传输技术，分别是SPN技术和M-OTN技术，并且已经在国际电信联盟电信标准分局中完成了立项，这也意味着这两种技术将会成为国际范围内的5G传输标准。本文介绍了SPN技术和M-OTN技术的原理及特点，并对二者在5G中传层中的应用特性进行了对比。

关键词：SPN技术;M-OTN技术;5G中传层

引言：依托当前科学技术水平不断提高的良好环境，我国的通信技术水平也迎来了转型和升级的契机，现阶段，5G通信的发展态势越来越好，其推广应用的范围也愈发广阔，由此导致其对于技术的需求也越来越高。当前5G通讯的传输需求主要是依靠两种技术实现满足的，分別是SPN技术以及M-OTN技术，这两种技术能够借助不同的方式帮助5G通信的传输实现效率的提升，并且还具备业务切片、大带宽以及延迟时间较短的特性。

1 SPN技术原理及特点分析

以SDN架构作为基础的一种时分复用技术就是SPN技术，该技术有着硬切片的特性。并且，该技术还具有许多的优势，包括交换延迟时间较短、路由分配速率的提升、实现多个业务之间的网络切片，以及将若干个不同的通道进行有效的聚合等。SPN架构上可以分为三个层次，分别是SPL层、SCL层以及STL层。

SPL层的存在可以将现存的L2、L3原本的作用有效的激发出来，通过SR隧道拓展技术可以实现L3VPN与边缘的L2、L2VPN两种应用的形式进行合理的混合，这种SR隧道拓展技术是以SDN架构作为基础来实现的，并且主要包含SR-TP技术SR-BE技术。在VPN隧道的建立和管理之中，依靠的是一种统一的控制器来实现这项工作的，该控制器依旧以SDN架构作为基础，通过这种方式，不仅替代了以往的IP技术中存在的广播方式，同时，还将PTN技术中包含的静态路由进行了取代。正因如此，在对系统进行感知的过程中以及对配置路由的过程中，不仅实现了投入成本的降低，还达到了较高的效率。

通过在L1层上重新添加一个新的切片层，与此同时，运用一种SE-XC技术完成进行时隙间的交换，这就是SCL层的技术原理与操作方法。在这个过程中，SE-XC技术是以以太网66码作为依据，与此同时，整个过程需要消耗的时间极短。由此可见，这种方式一方面能够与以太网的标准实现良好的契合，另一方面，省去了在L2、L3中搜寻地址表的步骤，在很大程度上减少了时间成本的投入[1]。

通过提供一个网络侧接口，并借助FlexE技术，就能够将多个速率存在差异的的任务分解成若干个速率相同的标准业务包，相同的速率为5GB，这就是STL的作用。与此同时，还能够将这些标准任务包自动分配到传输通道中，之后，还要将传输通道进行有效的聚合，一般来说，这项工作中使用到的手段通常为多纤芯的方式，或者是WDM的方法，最终达成总带宽有效提升的目标。

2M-OTN技术原理及特点分析

将OTN技术进行改进与优化，使其能够更高的与现阶段5G通信技术的传输需求相契合的一种技术手段，就是M-OTN技术。具体来说，将原本OTN技术中应用到的OTN控制器的数量扩大，从而能够将SDN网络架构有效的引入其中。这样一来，可以将OTN技术分配路由的形式从非动态的机制演进为一种动态的分配机制，并且转变后的动态有着更好的集中性质，这也是OTN技术改进最主要的一个方面。除此之外，当在网络侧实现传输通道的聚合目标时，经常会采用的是一种ODU-flex+FlexO的手段。当OTN的网络架构是以ODUk为作为构建的依据时，其传输会更加的顺利，不会存在过多的阻碍与屏障，从而做到传输的透明化，并且，其切片具备良好的天然特性。通过将与L3相关的以太网有关协议进行引入，能够起到良好的支持作用，与此同时，还能够将L2进行简化。此外，L1层中牵扯到的通道开销也能做到有效的简化，并且，其涉及到的有关协议的复杂程度也能做到有效的降低，这能够更好的与5G通信技术对于延迟时间、带宽以及业务切片等需求相匹配。

就网络和数据链路层而言，M-OTN技术为了实现与L3的相关标准做到高度匹配的目标，该技术所包含的信令和路由协议，在实际的应用过程中应该将怎样利用客户侧接口向ODU-flex的单级复用映射方式放在首要位置。第一，将业务数据转变为若干个ODU0的数据包;第二，以实际需求作为依据，在若干个波道中将各个数据包合理的映射其中。这一步骤通常利用的是FlexO的方式。通过这种做法，一方面，它能够将多个业务之间存在的硬切片做到有效的完成，另一方面，还能够实现将传输通道做到有效聚合的目标。

3在5G中传层中SPN技术和M-OTN技术的应用特性对比

3.1在应对5G传输需求时SPN和M-OTN的技术实现方式对比

从切片实现的角度来看，SPN和M-OTN两种技术具有一定的相似性，即均可在L2、L3层虚拟网络的条件下进行软切片处理，或以时隙为基础进行硬切片处理。具体来讲，M-OTN在虚拟网络中需要依托BGP协议与EVPN建立联动关系，而SPN这种技术则是以SR协议为实现工具的。结合实际情况来看，SR-BE与SR-TP两种协议形式最为常见。相较于ODUk协议而言，SPN应用的SR协议能够以实际的业务需求为依据，当业务的需求不相同时，其可以将自身的QAM以及切片层存在的时间延迟进行合理的调整，由此可见，其有着较为明显的优势，能够在很大程度上满足5G不同的业务场景需求。

就将传输通道进行聚合的实现方式来看，在对通道进行聚合时，SPN技术实现这一目标使用的技术是FlexO技术，这种技术是一种接口技术，其具有开销小的特点，但是也存在着一定的弊端，主要表现为QAM能力欠缺，并且其基本颗粒带宽能够达到5Gb/s，由于其属于接口技术，其接口的兼容能力会受到一定的制约。M-OTN技术在实现聚合通道时，应用的是一种ODUflex+FlexO的技术，这种技术具备OTN技术的特性，相比于SPN技术在实现通道聚合的形式上来说，有着相对较强的QAM能力，并且其控制和管理的开销也相对较大[2]。

3.2在中传层不同建设模式中SPN和M-OTN应用成本的对比

对于C-RAN小集中模式而言，5G中传层中接入环典型总带宽的要求为不超过100GB/s，并且接入点的最大数量也是四个。所以假设采用SPN技术来实现，借助100Gb的灰光单通道系统，就可以有效防止出现由于单信道重叠所造成的网络复杂度的提高及其投资成本的提高。以PTN 100G设备的造价为参照案例分析，每建设接入环需投资的成本大约是100多万元。而在使用M-OTN技术时，如果选用了造价更低廉的25GB/s的波道，或者同时在每一连接端中只分配一波的手段，该连接环工程所需投资的成本就需要120多万元，由此可见，在C-RAN小集中模型下，使用SPN技术时的造价成本更低廉。

对于C-RAN大集中模式而言，当在5G中传层构建起汇聚环时，其总带宽的需求为670G，假设通过SPN技术来完成，该技术在使用的过程中需要与WDM技术进行有机结合，再将传输通道进行有效地聚合，与此同时，还要借助与全环相同的带宽，其建设的成本相对较高，大致需要1400万元。而利用M-OTN技术进行中传层汇聚环的建设时，其构建所需投入的成本则只需要800万元左右，相较于SPN技术而言，能够降低约600万元的成本投入。由此可见，在C-RAN大集中模式下，应用SPN技术的造价成本更低。

总结：综上所述，通过对SPN和M-OTN两种技术在5G中传层中的应用特性进行对比可以得知，两种技术在满足5G传输网络特性需求时，利用的是相似原理下不同的技术协议。并且在网络建设上，两种技术由于技术实现方式的不同，都有着自身最恰当的成本最优模式。SPN技术应用CRAN小集中建设模式会更加适合而M-OTN技术应用波道带宽与节点带宽需求相匹配、每一个接入节点都能共享波道带宽的C-RAN大集中模式会更加适合，这可以有效降低建设的成本。

参考文献：

[1]王远英，顾恒源.SPN和M-OTN技术在5G中传层中的应用[J].中国新通信，2020，22（16）：82-83.

[2]施家骅.SPN和M-OTN技术在5G中传层中的应用[J].信息通信，2019（04）：206-207.