5G迎來(lái)最后沖刺 OTN3.0全力支撐5G承載

雖然5G承載的具體實(shí)現(xiàn)方案尚在評(píng)估論證中，但5G帶來(lái)的變革以及由此對(duì)承載網(wǎng)提出的新要求是被一致公認(rèn)的。目前，在100G OTN交換連接上傳輸?shù)?a target="_blank">以太網(wǎng)、存儲(chǔ)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)/多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)和4G/5G通用公共無(wú)線接口(CPRI)/eCPRI服務(wù)，已被證明是今天在城域網(wǎng)和長(zhǎng)距網(wǎng)絡(luò)上最能夠高效使用光纖、功耗和成本的高效益部署解決方案。而為了滿(mǎn)足高度互聯(lián)世界的預(yù)期帶寬增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商正在尋求以200G、400G和新的長(zhǎng)距網(wǎng)絡(luò)FlexO連接來(lái)擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)市場(chǎng)研究公司Cignal AI的預(yù)計(jì)，基于OTN的光傳輸設(shè)備市場(chǎng)將于2021年接近140億美元，400G聯(lián)同100G連接將占部署容量的絕大多數(shù)。先進(jìn)分組OTN交換設(shè)備是光纖市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，也是Verizon、中國(guó)移動(dòng)和西班牙電信等運(yùn)營(yíng)商所追求的大型城域WDM部署的核心。Cignal AI預(yù)計(jì)，到2021年這部分光纖市場(chǎng)的收入的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到20%。

5G基站與承載網(wǎng)的演變

Microsemi副總裁兼通信事業(yè)部總經(jīng)理Babak Samimi在接受《電子工程專(zhuān)輯》采訪時(shí)稱(chēng)，如何將OTN從城域/骨干延伸到5G承載/接入，5G X-Haul的技術(shù)如何收斂，如何加速“后100G”時(shí)代光傳輸?shù)耐七M(jìn)，以及如何實(shí)現(xiàn)1T以上OTN板卡并保證功耗滿(mǎn)足要求，是目前業(yè)界對(duì)于5G承載網(wǎng)絡(luò)的四大關(guān)切問(wèn)題。

因此，在此前推出的OTN 1.0、OTN 2.0基礎(chǔ)之上，Microsemi今年又提出了OTN 3.0戰(zhàn)略。

“4G時(shí)代的基站分工非常明確，遠(yuǎn)端射頻組件和傳統(tǒng)的基站處理單元各司其職，數(shù)據(jù)通過(guò)CPRI協(xié)議進(jìn)行傳輸。然而到了5G時(shí)代，基站的最大改變來(lái)自于虛擬化技術(shù)的引入。”Microsemi資深產(chǎn)品經(jīng)理郎濤解釋說(shuō)，此舉意味著需要把大量專(zhuān)用設(shè)備盡可能的通過(guò)服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心放到云端進(jìn)行處理，把無(wú)法通過(guò)X86虛擬化處理的部分放到定制化硬件加速設(shè)備中。考慮到CPRI無(wú)法承載額外的大流量帶寬，還需要在射頻端加入物理層功能并進(jìn)行帶寬壓縮，這是5G RAN架構(gòu)比較大的變化。

架構(gòu)的變化不但帶來(lái)信號(hào)鏈的加長(zhǎng)，還使得前傳、中傳、回傳的組網(wǎng)形態(tài)與關(guān)鍵需求也隨之發(fā)生改變，比如5G承載網(wǎng)的前傳階段最看重超低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，而在中傳和回傳階段，則更需要超大容量，以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分片實(shí)現(xiàn)垂直業(yè)務(wù)的隔離。

向OTN 3.0前進(jìn)

與OTN 1.0基于10G點(diǎn)對(duì)點(diǎn)波分復(fù)用(WDM)連接，OTN 2.0基于OTN交叉實(shí)現(xiàn)100G光連接不同。在OTN 3.0時(shí)代，主流需求變?yōu)閷?duì)可配置性的追逐，用戶(hù)希望25GE、50GE、200GE、400GE和FlexE接口通過(guò)新的400G OTN、OTUCn和FlexO交換連接進(jìn)行傳輸?；诖丝紤]，OTN 3.0意味著要使用超100G靈活可變波長(zhǎng)，超100G OTN交叉以及線路側(cè)采用OTUCn方式。

OTN 3.0有兩大特征。一是單波長(zhǎng)傳輸速率超過(guò)100G，并且從以前離散的固定的速率(OTU1/2/3/4)，轉(zhuǎn)變成靈活可變的速率(OTUCn)。OTUCn可以是100G以上，以5G為增量的任何速率，這極大提高了波長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)的利用率。比如某段光纖通過(guò)相干調(diào)制后單波長(zhǎng)可以支持350G帶寬，用OTU4的話(huà)只能承載3個(gè)OTU4或300G，剩下50G帶寬被浪費(fèi)了。而用OTUCn則可以支持350G速率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶寬資源的完全利用。

二是除了更靈活的速率設(shè)置之外，OTN 3.0還針對(duì)移動(dòng)、城域和云進(jìn)行了優(yōu)化。具體而言，針對(duì)5G的優(yōu)化主要體現(xiàn)在低時(shí)延、高精度同步以及支持25GE/50GE eCPRI，而針對(duì)城域的優(yōu)化主要是利用波長(zhǎng)利用率實(shí)現(xiàn)更靈活可變的速度，更大容量更低功耗的性能以及多業(yè)務(wù)優(yōu)化，在云DCI優(yōu)化上，包括支持加密、集中SDN管理以及支持更開(kāi)放可互聯(lián)互通的設(shè)備等。

郎濤認(rèn)為OTN 3.0概念是技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。因?yàn)樵?G承載的需求中，有一些是OTN本身固有支持的，比如硬切片。OTN的通道之間是時(shí)分復(fù)用的，所以是完全物理隔離的。OTN交叉，對(duì)大容量、大帶寬的支持，以及完善的OAM機(jī)制，這些都是OTN本來(lái)就具有的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)通過(guò)提升和優(yōu)化后，OTN 3.0能夠真正能滿(mǎn)足5G承載中L1層的需求，成為5G承載中L1層的理想選擇。它和底下的光層交叉(ROADM)，上面的分組交換或三層路由共同組成了完整的多層次的5G承載網(wǎng)。每個(gè)層次上可以獨(dú)立交叉或交換，最大限度地減低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)容量。

最新發(fā)布的DIGI-G5產(chǎn)品已經(jīng)是第五代OTN芯片，也是第一款完全支持OTN 3.0 的產(chǎn)品。其OTN和客戶(hù)端接口組合提供了每秒1.2太比特(Tbps)速率，實(shí)現(xiàn)了三倍容量的分組光傳輸平臺(tái)，同時(shí)每端口功率消耗降低50%。同時(shí)，它也是市場(chǎng)上第一個(gè)采用最新標(biāo)準(zhǔn)化25千兆以太網(wǎng)(GE)、50GE、200GE、400GE、Flexible OTN(FlexO)和Flexible Ethernet(FlexE)的解決方案，并且集成了安全引擎以實(shí)現(xiàn)靈活的加密光連接。利用DIGI-G5，設(shè)備制造商可以開(kāi)發(fā)出大于1T比特容量的OTN板卡，滿(mǎn)足大容量OTN/WDM設(shè)備的要求。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和運(yùn)營(yíng)商認(rèn)證的DIGI OTN交換軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK)提供了一個(gè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的硬件抽象層(HAL)，它將業(yè)務(wù)路徑設(shè)置簡(jiǎn)化為幾個(gè)應(yīng)用程序接口(API)調(diào)用，從而幫助OEM加快開(kāi)發(fā)周期。DIGI-G5的板上ARM處理器可以通過(guò)從主機(jī)中央處理單元(CPU)中卸載復(fù)雜和時(shí)間關(guān)鍵的操作(如業(yè)務(wù)路徑配置、保護(hù)交換和開(kāi)銷(xiāo)管理)，以實(shí)現(xiàn)Tbps應(yīng)用性能。DIGI-G5允許OEM廠商根據(jù)需要，通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)擴(kuò)展他們的軟件性能。