5G承载网络需要解决的问题及OTN 3.0特征介绍

   　5G标准终于迎来了重要时刻。3GPP全会（TSG#80）批准了第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结。加之去年12月完成的非独立组网NR标准，5G已经完成第一阶段全功能标准化工作。

　　5G标准的确定让产业界，真正进入到了最后的冲刺阶段。但5G时代不仅是无线侧，包括承载在内的很多环节都面临着诸多挑战。现阶段，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。
 

　　与4G时代相比，5G承载网络至少需要解决以下问题：

　　1.大容量／大带宽，以解决５G暴增的流量

　　2.低时延，以支持诸如车联网之类uRLLC业务

　　3.刚性隔离的切片层和网络硬切片，以支持各种垂直应用场景和行业

　　4.高精度时间同步，以满足PTP C类设备的指标

　　5.支持新的25GE/50GE接口，与5G射频单元对接

　　6.低功耗，保证容量倍增后功耗不增加

　　7.传统的回传网被逻辑划分为前传，中传和回传。每一段会有不同的承载要求但希望有统一的承载技术和设备

　　8.基带处理的虚拟化需要新的专用硬件加速设备来减轻服务器的负荷

　　9.能够帮助运营商降低CAPEX和OPEX

　　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本来就具有的的优势。

　　同时，OTN也在不断演进，从10G为主的1.0时代，到100G普及了的2.0时代，现在OTN正开启超100G速率的3.0时代。

　　总结而言，OTN 3.0有两大特征：

　　1.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，完全利用带宽资源。

　　2.专门针对移动承载进行优化。比如，

　　a.优化硬件和软件设计，降低时延至1微秒的水平

　　b.增加新的25GE/50GE客户侧接口，方便接入5G射频单元的eCPRI 信号

　　c.提升硬件以支持纳秒级的时钟戳精度， 并实现在OTN上传送高精度时间的机制

　　通过提升和优化，OTN 3.0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。

　　在这方面，美高森美长期聚焦OTN和5G X-Haul的研究与开发，希望将OTN 3.0优势引入5G承载中。最新发布的DIGI-G5产品已是第五代OTN芯片，是第一款完全支持OTN 3.0 的产品。DIGI-G5具有单片600G的OTN交换处理能力，支持灵活的超100G速率，在时延，时间戳精度，功耗等设计上都做了大幅度优化和改进，能完全满足OTN3.0和5G承载的要求。

　　美高森美通信业务部门副总裁兼业务部经理Babak Samimi表示：“我们的DIGI OTN处理器组合在促进服务提供商网络转换为大规模部署100G OTN交换网络方面发挥了重要作用。我们的DIGI-G5开创先河，通过三倍的端口密度和每端口降低50%的功耗，帮助业界实现太比特可扩展性，过渡到新的OTN 3.0架构。”

　　DIGI-G5能够实现OTN 3.0，足够应付超100G的时代。此外，Microsemi也积极参与业界联盟和标准化组织，共同推广和优化OTN技术。作为“下一代光传输网络论坛 （NGOF）“创始成员之一，美高森美和业界伙伴紧密合作，研究制定新一代OTN技术方案和标准。

　　·OTN 1.0基于10G点对点波分复用（WDM）连接。

　　·OTN 2.0建立在OTN交换上，是当今的主流100G光连接。

　　·OTN 3.0有助于新的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。

　　据悉，美高森美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。