面對(duì)源源不斷的數(shù)據(jù)洪流，全球在大力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的商用，以緩解大數(shù)據(jù)傳輸給帶寬帶來(lái)的巨大壓力，5G技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是在傳輸中也面臨幾大關(guān)鍵問題：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)? 如何實(shí)現(xiàn)1T以上OTN板卡并保證功耗依然滿足要求?

　　目前，在100G OTN交換連接上傳輸?shù)囊蕴W(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)。

　　5G基站和承載網(wǎng)的演變

　　要解決5G承載中所存在的問題，就要先了解5G基站架構(gòu)的變化。Microsemi資深產(chǎn)品經(jīng)理郎濤解釋，“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。這意味著需要把大量專用設(shè)備盡可能的通過服務(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。”

　　所謂虛擬化就是，不用傳統(tǒng)存儲(chǔ)的思路實(shí)現(xiàn)某些功能，功能層次越高，越易使用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，而底層使用X86服務(wù)器效率不夠，于是把底層進(jìn)行切割，分成服務(wù)器和硬件兩部分實(shí)現(xiàn)。盡可能多的在X86服務(wù)器上進(jìn)行處理，不用專用芯片、專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，所有功能集中到數(shù)據(jù)中心，這樣的好處是，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心可以引入到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中。

　　與4G時(shí)代相比，5G承載網(wǎng)絡(luò)至少需要解決以下問題：大容量/大帶寬，以解決5G暴增的流量;低時(shí)延，以支持諸如車聯(lián)網(wǎng)之類uRLLC業(yè)務(wù);剛性隔離的切片層和網(wǎng)絡(luò)硬切片，以支持各種垂直應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè);高精度時(shí)間同步，以滿足PTP C類設(shè)備的指標(biāo);支持新的25GE/50GE接口，與5G射頻單元對(duì)接;低功耗，保證容量倍增后功耗不增加;傳統(tǒng)的回傳網(wǎng)被邏輯劃分為前傳，中傳和回傳。每一段會(huì)有不同的承載要求但希望有統(tǒng)一的承載技術(shù)和設(shè)備;基帶處理的虛擬化需要新的專用硬件加速設(shè)備來(lái)減輕服務(wù)器的負(fù)荷;能夠幫助運(yùn)營(yíng)商降低CAPEX和OPEX。

　　OTN從2.0走向3.0是必然之路

　　在5G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)就具有的的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，OTN也在不斷演進(jìn)，OTN 1.0基于10G點(diǎn)對(duì)點(diǎn)波分復(fù)用(WDM)連接;OTN 2.0建立在OTN交換上，是當(dāng)今的主流100G光連接;OTN 3.0有助于新的25GE、50GE、200GE、400GE和FlexE接口通過新的400G OTN、OTUCn和FlexO交換連接進(jìn)行傳輸。面對(duì)5G承載的諸多需求，OTN正開啟超100G速率的3.0時(shí)代。

　　OTN 3.0有兩大特征：第一，單波長(zhǎng)傳輸速率超過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。比如某段光纖通過相干調(diào)制后單波長(zhǎng)可以支持350G帶寬，用OTU4的話只能承載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，完全利用帶寬資源。第二，專門針對(duì)移動(dòng)承載進(jìn)行優(yōu)化。比如：優(yōu)化硬件和軟件設(shè)計(jì)，降低時(shí)延至1微秒的水平;增加新的25GE/50GE客戶側(cè)接口，方便接入5G射頻單元的eCPRI 信號(hào);提升硬件以支持納秒級(jí)的時(shí)鐘戳精度，并實(shí)現(xiàn)在OTN上傳送高精度時(shí)間的機(jī)制。

　　通過提升和優(yōu)化，OTN 3.0 真正能滿足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。

　　DIGI-G5完全支持OTN 3.05G網(wǎng)絡(luò)

　　要將OTN 3.0的巨大優(yōu)勢(shì)引入到5G承載中去，同樣需要硬件的支持，Microsemi致力于OTN和5G X-Haul的研究開發(fā)，DIGI-G5產(chǎn)品是第五代OTN芯片，完全支持OTN 3.0 的產(chǎn)品，具有單片600G的OTN交換處理能力，支持靈活的超100G速率，在時(shí)延、時(shí)間戳精度、功耗等設(shè)計(jì)上都做了大幅度優(yōu)化和改進(jìn)，能完全滿足OTN3.0和5G承載的要求。利用DIGI-G5，設(shè)備制造商可以開發(fā)出大于1T比特容量的OTN板卡，滿足大容量OTN/WDM設(shè)備的要求。

　　DIGI OTN交換軟件開發(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加快開發(fā)周期。DIGI-G5的板上ARM 處理器可以通過從主機(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)交換和開銷管理)，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。