全光承載：實(shí)現(xiàn)光速互聯(lián)

王曉東

中興通訊E-OTN端到端整體解決方案

大視頻和5G的發(fā)展，將使網(wǎng)絡(luò)中帶寬的需求增長(zhǎng)數(shù)百倍乃至上千倍，家庭接入2M帶寬時(shí)代已成為過(guò)去，百兆乃至千兆接入將成為大視頻和5G時(shí)代的“標(biāo)配”。以4K視頻為例，單一4K終端需要的接入帶寬在50Mbps以上，即使在大視頻部署初期，按15%左右的4K用戶(hù)普及率計(jì)算，OLT上行帶寬都將達(dá)到2×10Gbps的水平。隨著大視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，這一帶寬的需求將增長(zhǎng)5—20倍，OLT上行帶寬將達(dá)到100Gbps水平。同時(shí)，視頻體驗(yàn)還需要保持較低的丟包率和較低的時(shí)延，這一近乎苛刻的要求已不是傳統(tǒng)的“光纖直驅(qū)”和分組傳送網(wǎng)能夠滿(mǎn)足的。人們需要一種全新的承載方案實(shí)現(xiàn)大視頻時(shí)代的高效承載。

同樣在5G領(lǐng)域，相比于4G時(shí)代，5G基站密度、頻譜利用率和頻譜寬度都大幅度提升，使得5G網(wǎng)絡(luò)帶寬需求增長(zhǎng)數(shù)十倍甚至上百倍。同時(shí)為滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等場(chǎng)景的應(yīng)用，從基站到核心網(wǎng)的傳送網(wǎng)端到端時(shí)延不能超過(guò)200?s，這種苛刻的時(shí)延要求將迫使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)生變化。大帶寬、低時(shí)延、高可靠，是新業(yè)務(wù)發(fā)展提出的核心需求，解決之道就是構(gòu)建端到端的全光傳送網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)的全光承載。

E-OTN引領(lǐng)OTN發(fā)展新時(shí)代

早期的OTN網(wǎng)絡(luò)用于提供大容量管道，通常應(yīng)用于城域核心層或長(zhǎng)途干線層。但由于新業(yè)務(wù)發(fā)展帶來(lái)了大帶寬、低時(shí)延和高可靠性的要求，OTN網(wǎng)絡(luò)必然逐步下沉，從核心干線層延伸到接入?yún)R聚層，實(shí)現(xiàn)視頻、無(wú)線、政企專(zhuān)線等多種業(yè)務(wù)端到端的統(tǒng)一承載。

同時(shí)，隨著ICT技術(shù)的融合，虛擬化將成為未來(lái)通信網(wǎng)的演進(jìn)方向，隨著CO重構(gòu)，OTN需要下沉到CO點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)各級(jí)vDC的互聯(lián)。但專(zhuān)用化的OTN和虛擬化的DC需要統(tǒng)一的管理以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同與資源利用率的提升，因此，OTN網(wǎng)絡(luò)在大容量剛性管道的基礎(chǔ)上需要實(shí)現(xiàn)彈性化的小顆粒業(yè)務(wù)承載，同時(shí)支持SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)和vDC的統(tǒng)一管理，使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更富有彈性。綜合上述需求，中興通訊提出了E-OTN端到端整體解決方案，以適應(yīng)新業(yè)務(wù)發(fā)展需求和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方向，助力運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建端到端全光傳送網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載。天線技術(shù)Massive MIMO、自包含幀結(jié)構(gòu)、基于OFDM的可擴(kuò)展波形技術(shù)、基于低時(shí)延的時(shí)隙結(jié)構(gòu)以及先進(jìn)的編碼與調(diào)制方案等新技術(shù)和新設(shè)計(jì)，完美應(yīng)對(duì)5G挑戰(zhàn)。

End to end OTN

OTN端到端部署是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。中興通訊E-OTN產(chǎn)品包括超大容量分組OTN設(shè)備ZXONE 9700 & ZXONE 8700以及定位于接入?yún)R聚層的小型化OTN設(shè)備ZXMP M721。兩種設(shè)備涵蓋了從接入?yún)R聚層到核心干線層全部的應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建了端到端的全光極速管道。

考慮到OTN端到端部署增加了運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)維管理的難度，中興通訊E-OTN提供全網(wǎng)規(guī)劃工具Top510，以實(shí)現(xiàn)E-OTN端到端業(yè)務(wù)快速規(guī)劃。統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)U31可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)視圖功能，實(shí)現(xiàn)E-OTN端到端業(yè)務(wù)快速開(kāi)通、故障快速定位、設(shè)備統(tǒng)一管理。可以說(shuō)，中興通訊E-OTN不僅提供了適應(yīng)不同層次的OTN設(shè)備，更提供了端到端統(tǒng)一規(guī)劃、管理和運(yùn)維的手段。

Elastic OTN

首先，從設(shè)備層面來(lái)看，要想實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源利用率提升，OTN原有的ODU0粒度顯得太大了，并且剛性管道對(duì)小顆粒業(yè)務(wù)缺少高效調(diào)度的手段。因此，OTN設(shè)備必須在剛性管道的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)小粒度業(yè)務(wù)的彈性化承載。可以說(shuō)，Elastic OTN是未來(lái)OTN演進(jìn)的必然方向之一。中興通訊E-OTN設(shè)備采用通用信元交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)ODUK/PKT/VC的統(tǒng)一交叉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)業(yè)務(wù)“剛?cè)岵?jì)、高效承載”。

其次，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面來(lái)看，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)需要將vDC和OTN統(tǒng)一管理，解決之道就是SDN技術(shù)。因此，OTN必須支持SDN技術(shù)，基于統(tǒng)一的編排層控制器實(shí)現(xiàn)功能的快速重構(gòu)，使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更具彈性，適應(yīng)SDN/NFV技術(shù)的浪潮。端到端OTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)承載，并具備SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

中興通訊E-OTN在SDON（基于軟件定義的光網(wǎng)絡(luò)）方面一直走在行業(yè)前列，不僅研發(fā)起步較早，更完成了現(xiàn)網(wǎng)多次試商用。截止到2016年，中興通訊E-OTN在SDON方面與國(guó)內(nèi)外眾多運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)了深入合作，包括中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、沃達(dá)豐等，并已開(kāi)啟了現(xiàn)網(wǎng)試商用進(jìn)程。

Enhanced OTN

中興通訊E-OTN解決方案不僅順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)，更加關(guān)注運(yùn)營(yíng)商的切實(shí)利益。面對(duì)運(yùn)營(yíng)商的功耗壓力、機(jī)房壓力、運(yùn)維壓力，中興通訊E-OTN提出了多種新技術(shù)，增強(qiáng)OTN設(shè)備實(shí)際部署能力，解決運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)中的實(shí)際難題。隨著OTN電交叉容量的提升，設(shè)備功耗也快速上升，已嚴(yán)重制約了OTN的實(shí)際部署，全光傳送網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)OTN設(shè)備降功耗的舉措。因此，中興通訊E-OTN在多個(gè)維度提出了綠色降功耗解決方案。光模塊方面：E-OTN大量采用硅光集成技術(shù)，將原有光模塊相關(guān)的器件全部通過(guò)硅光工藝集成在同一硅基上，不僅實(shí)現(xiàn)了光模塊體積的減少更實(shí)現(xiàn)了功耗的大幅降低。核心芯片方面：得益于中興通訊在微電子技術(shù)方面的投入，E-OTN已開(kāi)始大量采用自研的高性能芯片，新一代的E-OTN產(chǎn)品采用中興通訊微電子研究院最新的16nm芯片技術(shù)，芯片功能更強(qiáng)，功耗更低。整體散熱方面：E-OTN優(yōu)化了設(shè)備散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)柜內(nèi)部散熱風(fēng)道的精確切割，避免了冷熱風(fēng)道的混合，從而提升散熱效率，降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，減少設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行功耗。光電混合交叉的應(yīng)用：光交叉技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度降低整網(wǎng)功耗，與電交叉相結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了整網(wǎng)功耗的降低，又有利于網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期的演進(jìn)。

如前文所述，光交叉技術(shù)是未來(lái)解決大容量業(yè)務(wù)調(diào)度和降低整網(wǎng)功耗的關(guān)鍵舉措。另外，為更好地滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)對(duì)超低時(shí)延的要求，端到端的OTN網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)盡可能減少電層處理的次數(shù)，盡量做到光層串通，一跳直達(dá)。因此，光交叉技術(shù)成為全光網(wǎng)絡(luò)中調(diào)度節(jié)點(diǎn)的首選方案。目前光交叉的主要方案是ROADM（可重構(gòu)的光分插復(fù)用模塊）。ROADM技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)一直受到連纖復(fù)雜、不易維護(hù)的困擾，尤其是隨著ROADM維數(shù)的提升以及CDC ROADM技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，如何解決ROADM不易運(yùn)維的難題成為光交叉技術(shù)商用部署的關(guān)鍵。中興通訊E-OTN開(kāi)發(fā)了新型的“光背板”技術(shù)，將ROADM內(nèi)部的尾纖連接集成在光背板上，這樣運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維人員不必再進(jìn)行復(fù)雜的光纖連接工作，從而解決ROADM連纖過(guò)多、不易維護(hù)的通病，為光電混合交叉技術(shù)大范圍應(yīng)用掃清了障礙。

小結(jié)

在新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)的年代，E-OTN的推出把握住未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。端到端的OTN可以提供大容量、低時(shí)延的管道是運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)5G和大視頻部署的必然選擇；彈性的OTN平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)小粒度業(yè)務(wù)彈性承載，提高網(wǎng)絡(luò)中帶寬的利用率；性能增強(qiáng)的OTN設(shè)備實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降功耗的飛躍，極大的降低運(yùn)營(yíng)商O(píng)PEX的支出。總之，E-OTN方案的推出既順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變革的趨勢(shì)，又解決運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前難題，代表了OTN的發(fā)展方向。