单板容量轻松超越1T比特，OTN 3.0迎接5G承载网变革

虽然5G承载的具体实现方案尚在评估论证中，但5G带来的变革以及由此对承载网提出的新要求是被一致公认的。目前，在100G OTN交换连接上传输的以太网、存储、知识产权(IP)/多协议标签交换(MPLS)和4G/5G通用公共无线接口(CPRI)/eCPRI服务，已被证明是今天在城域网和长距网络上最能够高效使用光纤、功耗和成本的高效益部署解决方案。而为了满足高度互联世界的预期带宽增长，网络运营商正在寻求以200G、400G和新的长距网络FlexO连接来扩展其网络。

根据市场研究公司Cignal AI的预计，基于OTN的光传输设备市场将于2021年接近140亿美元，400G联同100G连接将占部署容量的绝大多数。先进分组OTN交换设备是光纤市场增长最快的领域之一，也是Verizon、中国移动和西班牙电信等运营商所追求的大型城域WDM部署的核心。Cignal AI预计，到2021年这部分光纤市场的收入的复合年增长率(CAGR)将达到20%。

5G基站与承载网的演变

Microsemi副总裁兼通信事业部总经理Babak Samimi在接受《电子工程专辑》采访时称，如何将OTN从城域/骨干延伸到5G承载/接入，5G X-Haul的技术如何收敛，如何加速“后100G”时代光传输的推进，以及如何实现1T以上OTN板卡并保证功耗满足要求，是目前业界对于5G承载网络的四大关切问题。

因此，在此前推出的OTN 1.0、OTN 2.0基础之上，Microsemi今年又提出了OTN 3.0战略。

“4G时代的基站分工非常明确，远端射频组件和传统的基站处理单元各司其职，数据通过CPRI协议进行传输。然而到了5G时代，基站的最大改变来自于虚拟化技术的引入。”Microsemi资深产品经理郎涛解释说，此举意味着需要把大量专用设备尽可能的通过服务器或数据中心放到云端进行处理，把无法通过X86虚拟化处理的部分放到定制化硬件加速设备中。考虑到CPRI无法承载额外的大流量带宽，还需要在射频端加入物理层功能并进行带宽压缩，这是5G RAN架构比较大的变化。

架构的变化不但带来信号链的加长，还使得前传、中传、回传的组网形态与关键需求也随之发生改变，比如5G承载网的前传阶段最看重超低网络时延，而在中传和回传阶段，则更需要超大容量，以及通过网络分片实现垂直业务的隔离。

向OTN 3.0前进

与OTN 1.0基于10G点对点波分复用(WDM)连接，OTN 2.0基于OTN交叉实现100G光连接不同。在OTN 3.0时代，主流需求变为对可配置性的追逐，用户希望25GE、50GE、200GE、400GE和FlexE接口通过新的400G OTN、OTUCn和FlexO交换连接进行传输。基于此考虑，OTN 3.0意味着要使用超100G灵活可变波长，超100G OTN交叉以及线路侧采用OTUCn方式。

OTN 3.0有两大特征。一是单波长传输速率超过100G，并且从以前离散的固定的速率(OTU1/2/3/4)，转变成灵活可变的速率(OTUCn)。OTUCn可以是100G以上，以5G为增量的任何速率，这极大提高了波长和网络的利用率。比如某段光纤通过相干调制后单波长可以支持350G带宽，用OTU4的话只能承载3个OTU4或300G，剩下50G带宽被浪费了。而用OTUCn则可以支持350G速率，实现了对带宽资源的完全利用。

二是除了更灵活的速率设置之外，OTN 3.0还针对移动、城域和云进行了优化。具体而言，针对5G的优化主要体现在低时延、高精度同步以及支持25GE/50GE eCPRI，而针对城域的优化主要是利用波长利用率实现更灵活可变的速度，更大容量更低功耗的性能以及多业务优化，在云DCI优化上，包括支持加密、集中SDN管理以及支持更开放可互联互通的设备等。

郎涛认为OTN 3.0概念是技术发展的必然结果。因为在5G承载的需求中，有一些是OTN本身固有支持的，比如硬切片。OTN的通道之间是时分复用的，所以是完全物理隔离的。OTN交叉，对大容量、大带宽的支持，以及完善的OAM机制，这些都是OTN本来就具有的优势。当通过提升和优化后，OTN 3.0能够真正能满足5G承载中L1层的需求，成为5G承载中L1层的理想选择。它和底下的光层交叉(ROADM)，上面的分组交换或三层路由共同组成了完整的多层次的5G承载网。每个层次上可以独立交叉或交换，最大限度地减低了网络时延，扩大了网络容量。

最新发布的DIGI-G5产品已经是第五代OTN芯片，也是第一款完全支持OTN 3.0 的产品。其OTN和客户端接口组合提供了每秒1.2太比特(Tbps)速率，实现了三倍容量的分组光传输平台，同时每端口功率消耗降低50%。同时，它也是市场上第一个采用最新标准化25千兆以太网(GE)、50GE、200GE、400GE、Flexible OTN(FlexO)和Flexible Ethernet(FlexE)的解决方案，并且集成了安全引擎以实现灵活的加密光连接。利用DIGI-G5，设备制造商可以开发出大于1T比特容量的OTN板卡，满足大容量OTN/WDM设备的要求。

经过现场验证和运营商认证的DIGI OTN交换软件开发套件(SDK)提供了一个应用驱动的硬件抽象层(HAL)，它将业务路径设置简化为几个应用程序接口(API)调用，从而帮助OEM加快开发周期。DIGI-G5的板上ARM处理器可以通过从主机中央处理单元(CPU)中卸载复杂和时间关键的操作(如业务路径配置、保护交换和开销管理)，以实现Tbps应用性能。DIGI-G5允许OEM厂商根据需要，通过软件定义网络(SDN)控制的网络架构来扩展他们的软件性能。

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