5G承載網為何需要OTN3.0助陣？

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基於OTN的光傳輸設備市場將於2021年接近140億美元，400G聯同100G連接將佔部署容量的絕大多數，超100G速率的OTN 3.0時代真的來了。

文｜艾檬

校對｜范蓉

圖源｜網路

集微網消息，5G最近利好不斷，正加速走向商用，亦讓網路承載迎來了挑戰。相比於4G，5G的接入網（基站）發生了巨變，進而帶動承載網（基站和基站之間、基站和核心網之間的連接系統）的嬗變。而滿足5G高帶寬、低時延和靈活組網的需求，需要分散式、虛擬化、雲化、可編程的承載網「匹配」。作為5G承載網的主流技術，OTN(光傳送網路)正不斷揚長避短，開啟3.0時代承接這一使命。

5G承載網的變革

隨著5G標準的確立，MiFi類產品甚至手機類終端也將加快上市。隨著終端的大量接入，以及5G的頻譜使用、現有基站相對飽和的問題，5G的競爭將演變為光纖基礎設施的競爭。為了保持網路的經濟可行性，光纖網需要從架構到技術實現創新，以使日益增長的光纖基礎設施成本在「可控」範圍之內。

相比於4G，5G基站架構將發生改變。在5G網路中，接入網不再是由BBU（基帶處理單元）、RRU（射頻拉遠單元）、天線這些東西組成了。

「5G承載網被重構為以下3個功能實體：原BBU的非實時部分LI將分割出來重新定義為CU，負責處理非實時協議和服務，功能將遷移到伺服器來實現CU的虛擬化/雲化，以方便進行集中控制。BBU的剩餘功能重新定義為DU，負責處理物理層協議和實時服務，這需要新的專用及定製化硬體。而BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無源天線合併為AAU。」 Microsemi資深產品經理郎濤介紹說。

郎濤表示，有了DU和CU這樣的新架構，支撐了5G承載網的回傳、中傳、前傳功能。5G承載網的關鍵需求在於超低時延、超大容量和網路切片，實現垂直業務的隔離。在這方面，OTN有著諸多優勢，如大帶寬、低延時、高可靠性、網路切片等，正成為5G承載網的「網紅」。

光模塊市場將突破523億

市場就給予了積極的預測，市場研究公司Cignal AI預計，基於OTN的光傳輸設備市場將於2021年接近140億美元，400G聯同 100G連接將佔部署容量的絕大多數，到2021年這部分光纖市場收入的複合年增長率(CAGR)將達到20%。

而從組網方案走向來看，有分析認為，5G前傳組網方案或將是光纖直驅和OTN共存，前傳光模塊速率或為25G，據此測算而得5G承載網前傳光模塊平均每年需求約20億-52億元；中傳帶寬或為25G，回傳帶寬或為100G，核心環帶寬或為200G，據此測算國內5G承載網中傳/回傳光模塊平均每年需求約34億-60億元，核心環光模塊平均每年需求約15億-27億元。預計5G承載網光模塊整體市場規模約523億-624億元。

在這一前景的召喚下，成立近半年NGOF（新一代光傳送網發展論壇）亦在加速推進工作。 NGOF 5G承載工作組組長李俊傑表示，目前共有成員單位26家，涵蓋運營商、科研機構、設備商、器件和晶元廠商，將著力聯合上下游，構建一個開放創新協作平台，加速OTN的技術進展和商業落地。

從現實來看，承載網投資需求主要來自三大運營商，流量帶寬持續增長以及未來5G承載網建設都將驅動傳輸網路設備需求上升，繼而帶動下游相關器件以及配套光纖光纜需求的提升。

OTN3.0成為理想選擇

一直在循序漸進的OTN在對5G承載網的支持上也在與時俱進。Microsemi副總裁兼通信事業部總經理Babak Samimi指出，5G研究當下最關切的問題有四個：如何將OTN從城域/骨幹延伸到5G承載/接入？5G X-Haul的技術如何收斂？如何加速「後100G」時代光傳輸的推進？如何實現1T以上OTN板卡並保證功耗依然滿足要求？

因而，「OTN從10G為主的1.0時代，到100G普及了的2.0時代，現在正開啟超100G速率的3.0時代。」郎濤分析認為，「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。」

OTN 3.0優勢是單波長傳輸速率超過100G，並且從以前離散的固定速率（OTU1/2/3/4），轉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路的利用率，同時每100G埠功耗比上一代降50%。

在對移動承載的優化方面，通過優化硬體和軟體設計，降低時延至1微秒的水平；增加了新的25GE/50GE客戶側介面，方便接入5G射頻單元的eCPRI 信號；提升硬體以支持納秒級的時鐘戳精度，並實現在OTN上傳送高精度時間的機制。

「因而，OTN 3.0 可與底下的光層交叉（ROADM）、上面的分組交換或三層路由共同組成完整的多層次的5G承載網。每個層次上可以獨立交叉或交換，可最大限度地降低網路時延，擴大網路容量。」 郎濤強調。

DIGI-G5開啟OTN 3.0時代

作為下一代光傳輸網路論壇（NGOF）的創始成員之一，Microsemi一直參與到制定OTN在移動承載網中的優化和標準工作當中，並推出了第五代產品DIGI-G5，以此引領OTN 3.0時代。

郎濤宣稱，DIGI-G5是第一款支持OTN 3.0的晶元，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、功耗等設計上都做了大幅度優化和改進，能完全滿足OTN3.0和5G承載的要求。同時，在雲和SDN上有很多創新，並支持電信級OTN交叉軟體。

對於興起的OTN 3.0晶元，一般業界有兩種晶元級解決方案：FPGA和通用晶元。郎濤認為，FPGA的特點是靈活性高，但成本和功耗相對較大，因此在研製早期通常會採用；而一旦技術成熟、需要大批量時，就會採用如同Microsemi DIGI-G5這樣的通用晶元。

除實打實的硬體之外，Microsemi還為DIGI OTN交換軟體開發套件(SDK)提供了一個應用驅動的硬體抽象層(HAL)，將業務路徑設置簡化為幾個應用程序介面(API)調用，從而可助力OEM加快開發周期。同時還允許OEM廠商根據需要，通過軟體定義網路(SDN)控制的網路架構來擴展軟體性能。

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