面對源源不斷的數(shù)據(jù)洪流，全球在大力推進5G網(wǎng)絡(luò)的商用，以緩解大數(shù)據(jù)傳輸給帶寬帶來的巨大壓力，5G技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，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”時代光傳輸?shù)耐七M？ 如何實現(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)?a target="_blank">以太網(wǎng)、存儲、知識產(chǎn)權(quán)（IP）/多協(xié)議標簽交換（MPLS）和4G/5G通用公共無線接口（CPRI）/eCPRI服務(wù)，已被證明是今天在城域網(wǎng)和長距網(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，網(wǎng)絡(luò)運營商正在尋求以200G、400G和新的長距網(wǎng)絡(luò)FlexO連接來擴展其網(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時代的基站分工非常明確，遠端射頻組件和傳統(tǒng)的基站處理單元各司其職，數(shù)據(jù)通過CPRI協(xié)議進行傳輸。然而到了5G時代，基站的最大改變來自于虛擬化技術(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)中心放到云端進行處理，把無法通過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)存儲的思路實現(xiàn)某些功能，功能層次越高，越易使用服務(wù)器實現(xiàn)，而底層使用X86服務(wù)器效率不夠，于是把底層進行切割，分成服務(wù)器和硬件兩部分實現(xiàn)。盡可能多的在X86服務(wù)器上進行處理，不用專用芯片、專用設(shè)備實現(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)中心可以引入到運營商網(wǎng)絡(luò)中。

與4G時代相比，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)用場景和行業(yè)；高精度時間同步，以滿足PTP C類設(shè)備的指標；支持新的25GE/50GE接口，與5G射頻單元對接；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)備來減輕服務(wù)器的負荷；能夠幫助運營商降低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的通道之間是時分復(fù)用的，所以是完全物理隔離的。OTN交叉，對大容量，大帶寬的支持，以及完善的OAM機制，這些都是OTN本來就具有的的優(yōu)勢。同時，OTN也在不斷演進，OTN 1.0基于10G點對點波分復(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交換連接進行傳輸。面對5G承載的諸多需求，OTN正開啟超100G速率的3.0時代。

OTN 3.0有兩大特征：第一，單波長傳輸速率超過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)制后單波長可以支持350G帶寬，用OTU4的話只能承載3個OTU4或300G，剩下50G帶寬被浪費了。而用OTUCn則可以支持350G速率，完全利用帶寬資源。第二，專門針對移動承載進行優(yōu)化。比如：優(yōu)化硬件和軟件設(shè)計，降低時延至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；提升硬件以支持納秒級的時鐘戳精度， 并實現(xiàn)在OTN上傳送高精度時間的機制。

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)。每個層次上可以獨立交叉或交換，最大限度地減低了網(wǎng)絡(luò)時延，擴大了網(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，在時延、時間戳精度、功耗等設(shè)計上都做了大幅度優(yōu)化和改進，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）提供了一個應(yīng)用驅(qū)動的硬件抽象層（HAL），它將業(yè)務(wù)路徑設(shè)置簡化為幾個應(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中央處理單元（CPU）中卸載復(fù)雜和時間關(guān)鍵的操作（如業(yè)務(wù)路徑配置、保護交換和開銷管理），以實現(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)來擴展他們的軟件性能。